DE4201095A1 - Synchron verstellbarer dynamischer massenausgleich an exzenterpressen oder -stanzen mit automatischer hubverstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einer Exzenterpresse oder -Stanze mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen.

Bei Exzenterpressen oder -Stanzen wird über eine Exzenter­ buchse die Drehbewegung einer Exzenterwelle in eine gerad­ linige Bewegung eines Pleuels umgewandelt. Hierbei entstehen an der Exzenterwelle freie Fliehkräfte und Fliehkraftmomente, die quadratisch mit Drehzahl anwachsen. Diese verursachen zu­ sätzliche dynamische Lagekräfte und umlauffrequente Schwingungen der Maschine, welche unerwünscht sind, da sie deren Gebrauchs­ wert, deren Lebensdauer und die Betriebssicherheit beeinträch­ tigen können. Zusätzlich treten Geräusche und Erschütterungen auf, die die Umwelt belasten. Im Zusammenhang mit Schwingungen der Exzenterpresse bzw. Exzenterstanze ist es teilweise not­ wendig die Maschine an einem Fundament zu befestigen.

Es ist bekannt, daß die durch die Unwucht bedingten Flieh­ kräfte und die daraus resultierenden Schwingungen durch Aus­ wuchten kompensiert werden können. Ein Auswuchten kommt bei Ex­ zenterpressen oder -Stanzen nur dann in Betracht, wenn der Hub des Pleuels und die Unwuchtmasse konstant bleibt. Bei Exzenter­ pressen oder -Stanzen mit veränderbarem Arbeitshub wäre bei je­ der Neueinstellung des Hubs ein Auswuchten notwendig. Um dies zu vermeiden existieren bereits Vorschläge, die darauf be­ ruhen, daß über Umlenkhebel der Hub einer Ausgleichmasse ent­ sprechend dem Hub des Pleuels bzw. der Pleuel eingestellt wird. Diese Ausführungsform hat jedoch den Nachteil, daß sie rela­ tiv aufwendig ist und einen optimalen schwingungsfreien Lauf nicht gewährleistet.

Ausgehend von diesem bekannten Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde die bekannte Exzenterpresse oder Stanze, bei der der Hub des Pleuels über eine Hubverstelleinrichtung veränderbar ist, so weiter zu entwickeln, daß ein dynamischer Massenausgleich bei je­ der Einstellung des Arbeitshubes erzielt wird.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Exzenterpresse oder -Stanze bei der der Arbeitshub über eine Hubverstellein­ richtung veränderbar ist, mit den im Anspruch 1 ange­ gebenen Merkmalen. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegen­ stand der Unteransprüche.

Die erfindungsgemäße Exzenterpresse oder Stanze zeichnet sich durch eine Massenausgleichseinrichtung aus, die wenigstens eine Schubstange aufweist, die auf einer Exzenterbuchse ge­ lagert ist, die auf der Exzenterwelle angeordnet ist. An dem freien Ende der Schubstange ist eine Ausgleichsmasse angeord­ net. Die Ausgleichsmasse ist dabei so bemessen, daß sie zu­ sammen mit der Masse der Schubstange der Unwuchtmasse des Pleuels und des Stößels und des sich daran anschließenden Werkzeuges ent­ spricht. Wird nun der Arbeitshub des Pleuels verändert, so wird auch der Hub der Schubstange derart verändert, daß die längsge­ richtete Trägheitshauptachse mit der Drehachse der Exzenter­ welle zusammenfällt. Hierdurch wird ein dynamischer Massen­ ausgleich erreicht. Dieser führt zu einer längeren Lebens­ dauer der Lager der Exzenterwelle. Auch bei hohen Arbeitsge­ schwindigkeiten bzw. einer hohen Drehzahl der Exzenterwelle läuft die Exzenterpresse oder -Stanze schwingungsfrei. Hier­ durch wird ein Maschinenfundament überflüssig.

Bei einer Exzenterpresse oder Stanze mit nur einem Pleuel ist es vorteilhaft zwei Schubstangen vorzusehen, zwischen denen der Pleuel angeordnet ist. Hierdurch wird im Gegensatz zu einer Verwendung einer Schubstange der durch dem Abstand zwischen dem Pleuel und der Schubstange entstehenden Unwucht­ moment minimiert, wodurch eine dynamische Lagerbelastung her­ abgesetzt wird.

Vorteilhafterweise ist der Pleuel mittig zwischen den beiden Schubstangen auf der Exzenterwelle angeordnet, wodurch eine gleichmäßige Beanspruchung der Exzenterwelle erreicht wird.

Bei einer Exzenterpresse oder -Stanze mit zwei Pleueln ist vorteilhafterweise eine Schubstange zwischen diesen, vorzugs­ weise mittig zwischen den Pleueln angeordnet. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß bei eng nebeneinander liegenden Pleueln ein dynamischer Massenausgleich verwirklicht wird, da der Ein­ bauraum für die Massenausgleichseinrichtung gering ist. Liegen die beiden Pleuel weit von einander entfernt, so ist es zweck­ mäßig die Massenausgleichseinrichtung mit zwei Schubstangen auszubilden. Die Schubstangen sind vorteilhafterweise nahe der Pleuel angeordnet, wodurch ein evtl. Kippmoment minimiert wird. Hierbei können die Schubstangen zwischen den Pleueln oder die Pleuel zwischen den Schubstangen angeordnet sein.

Vorteilhafterweise wird bei einer Anordnung mit zwei Schub­ stangen eine Auswuchtmasse verwendet, die auf beiden Schub­ stangen angeordnet ist. Hierdurch vereinfacht sich die Montage des Wuchtkörpers an den Schubstangen. Die Auswuchtmasse kann vorteilhafterweise aus mehreren einzelnen Massen bestehen, die z. B. bei einem Werkzeugwechsel den geänderten Massenverhält­ nissen angepaßt werden kann.

Gemäß der vorteilhaften Weiterbildung nach Anspruch 8 er­ folgt die Hubverstellung der Schubstange synchron mit der Hubverstellung des Pleuels. Dies hat den Vorteil, daß die Hubverstellung der Schubstange und des Pleuels in einem Ar­ beitsgang erfolgt. Dies hat wiederum zur Folge, daß die Rüstzeiten der Exzenterpresse bzw. Exzenterstanze minimiert werden können, wodurch die Laufzeit der Maschine erhöht wird. Dies hat einen wirtschaftlichen Vorteil, da die Exzenter­ presse oder -Stanze besser ausgelastet werden kann.

Gemäß der Weiterbildung nach Anspruch 9 werden in der Massenausgleichseinrichtung die gleichen Teile verwendet wie bei der Hubverstelleinrichtung. Die Ausbildung der Ver­ stelleinrichtung erfolgt dabei nach der aus der DE-PS 31 12 382 bekannten Hubverstelleinrichtung. Die Verwendung gleicher Teile hat den Vorteil, daß die Herstellungskosten der Teile gesenkt werden können. Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, daß der Hub des Pleuels und der Schubstange stets entgegengesetzt gleich ist, da die Exzenterbuchse, auf der die Schubstange angeordnet ist um 180° gegenüber einer Exzenterbuchse, auf der der Pleuel angeordnet ist versetzt ist. Mittels einer Verschiebeeinrichtung wird die Mitnehmerscheibe der Massenausgleichseinrichtung synchron mit wenigstens einer Mitnehmerscheibe der Hub­ verstelleinrichtung verschoben.

Vorteilhafterweise weist die Verschiebeeinrichtung eine auf ihrer Achse verschiebbare Stange auf, welche mit an den Schiebehülsen der Massenausgleich und der Hubver­ stelleinrichtung eingreifenden Klauen ausgebildet ist. Auf diese Art und Weise wird eine einfache und zuver­ lässige Verschiebung der Verschiebehülsen in den jeweili­ gen Zahneingriff gewährleistet.

Von Vorteil ist es, wenn die Schiebehülsen mit Nuten aus­ gebildet sind, in welche die Klauen eingreifen, da auf diese Weise die bei der Verstellung des Hubes sich er­ gebende Verdrehung der Schiebehülsen auf eine einfache konstruktive Art und Weise berücksichtigt werden kann.

Die Verschiebung der Klauen kann über eine Zylinder-Kolben- Einheit erfolgen. Bei der Zylinder-Kolben-Einheit kann es um eine Standardeinheit handeln, die eine synchrone Ver­ schiebung der Schiebehülsen gewährleistet.

Weitere Einzelheiten ergeben sich anhand der Beschreibung aus der Zeichnung, welche ein bevorzugtes Ausführungsbei­ spiel einer erfindungsgemäßen Exzenterpresse oder -Stanze darstellt und zwar zeigt

Fig. 1 den Längsschnitt durch eine Exzenterpresse oder -Stanze mit einer Hubverstell- und Massenausgleichseinrichtung,

Fig. 2 den Querschnitt entlang der Schnittlinie II-II der Fig. 1,

Fig. 3 den prinzipiellen Aufbau der Massenaus­ gleichseinrichtung,

Fig. 4 und 5 Teilschnitte der Verstelleinrichtung aus- und eingefahren.

Fig. 1 zeigt den Längsschnitt durch eine Exzenterpresse. Die Exzenterpresse weist ein Pressengestell 1 mit Tischplatte 2 und einer Exzenterwelle 3 auf. Die Exzenterwelle 3 ist in den Hauptlagern 7, die in dem Pressengestell 1 angeordnet ist ge­ lagert. Auf der Exzenterwelle 3 sind zwei Exzenterbuchsen 4 angeordnet, auf welchen die Pleueln 6 mittels Lagern 8 gelagert sind. Die Pleueln 6 wirken auf den Pressenstößel 9. Zwischen den Pleueln 6 ist eine Schubstange 10 angeordnet, welche über ein Lager 11 auf einer Exzenterbuchse 12 gelagert ist. Die Exzenterbuchse 12 ist auf der Exzenterwelle 3 angeordnet. Auf dem freien Ende der Schubstange 10 ist eine Ausgleichsmasse 13 angebracht, der auf den Führungsstangen 14 geführt wird.

Die Exzenterbuchsen 4 der Hubeinstelleinrichtung und die Exzenterbuchse 12 der Massenausgleichseinrichtung sind zu Hubverstellung der Pleuel 6 und der Schubstange 10 über eine lösbare Verriegelungseinrichtung der Teile 15, 16 normaler­ weise drehfest mit der Exzenterwelle 3 verbunden. Da es sich bei den Teilen 15, 16 der Hubverstelleinrichtung und der Massenausgleichseinrichtung um gleiche Teile handelt, weisen diese gleiche Bezugszahlen sowie gleiche Bezeichnungen auf.

Jede Verriegelungseinrichtung besteht aus einer drehfesten Mitnehmerscheibe 15 und der Exzenterbuchse 4 sowie einer am Zahnkranz übergreifenden verschiebbaren Schiebehülse 16. Die Mitnehmerscheiben 15 sind über eine Feder-Nut-Verbin­ dung mit der Exzenterwelle 3 drehfest verbunden. Die Schiebe­ hülsen 16 sind mittels verschiebbarer Bolzen 17 jeweils aus der Verzahnung der drehfesten Mitnehmerscheibe 15 ausrück­ bar, wofür die Bolzen 17 doppelseitig mittels drehbar ge­ lagerter Scheiben 18 in eine Ringnut 19 der Schiebehülse 16 zu deren Verschiebung eingreifen.

Der Bolzen 20 weist auf seinen beiden Enden je eine Scheibe 18a, 18b auf, wobei die Scheibe 18a in die Ringnut 19 der Mitnehmerscheibe 16 greift, die der Hubverstellung des Pleuels dient und die Scheibe 18b in die Ringnut 19 der Mitnehmerscheibe 16 greift, die zur Hubverstellung der Schubstange dient.

Die Bolzen 17, 20 können Kolbenstangen einer Zylinder- Kolben-Einheit (28) sein.

Für jede Exzenterbuchse 4, 12 ist je eine Schiebehülse 16 mit zwei Innenverzahnungsabschnitten 20, 21 vorgesehen. Zwischen den Verzahnungsabschnitten 20, 21 liegt ein ver­ zahnungsfreier Abschnitt 22. Der Verzahnungsabschnitt 20 der Schiebehülse 16 ist permanent im Eingriff mit einer Außenverzahnung 23 der Exzenterbuchse 4 bzw. 12. Der Ver­ zahnungsabschnitt 21 der Schiebehülse 16 ist nur in einer axialen Stellung der Schiebehülse mit der Außenverzahnung 24 der wellendrehfesten Mitnehmerscheibe 15 verbunden. Durch eine Verschiebung der Schiebehülse 16 in ihre andere axiale Stellung gibt die Schiebehülse 16 die Mitnehmerscheibe 15 frei, da der verzahnungsfreie Abschnitt 22 der Schiebe­ hülse 16 über der Mitnehmerscheibe 15 liegt. Mit der Verschiebebewegung der Schiebehülse 16 erfolgt ein form­ schlüssiger Eingriff eines Verriegelungsteils 25 in die Schiebehülse 16.

Wie aus der Fig. 1 ersichtlich ist an der Exzenterwelle 3 außerhalb des Pressengestells 1 eine Indikatorscheibe mit einer entsprechenden Lochung angeordnet, die über einen Hubpositionsgeber 26 mit der Exzenterpressen- oder Stanzen­ steuerung verbunden ist. Über die Indikadorscheibe 5 mit dem Hubpositionsgeber 26 kann eine neue Hubposition ein­ gestellt werden.

Alternativ kann der vorgenannte Ablauf über eine Winkel­ codierung der Exzenterwellenstellung gesteuert werden.

Wie aus der Fig. 2 ersichtlich, ist für jeden Bolzen 17 bzw. 20 ein Endschalter 26, 27 zugeordnet, die ein Steue­ rungssignal an eine Steuerungseinrichtung abgeben, die eine Hubverstellung bzw. den Weiterlauf der Maschine freigibt.

Claims (14)

1. Exzenterpresse oder -Stanze mit wenigstens einem Pleuel, der auf einer Exzenterbuchse gelagert ist, die auf einer Exzenterwelle sitzt, wobei der Hub des Pleuels über eine Hubverstelleinrichtung veränderbar ist, und mit einer Massenausgleichseinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Massenausgleichseinrichtung wenigstens eine Schubstange (10) aufweist, die auf einer Exzenterbuchse (12) gelagert ist, die auf der Exzenter­ welle (3) angeordnet ist, daß an dem freien Ende der Schubstange (10) eine Ausgleichsmasse (13) angeordnet ist, und daß bei einer Hubverstellung der Hub der Schub­ stange (10) derart verändert wird, daß die längsge­ richtete Hauptträgheitsachse mit der Drehachse der Exzenterwelle (3) zusammenfällt.

2. Exzenterpresse oder -Stanze nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß der Pleuel zwischen zwei Schubstangen angeordnet ist.

3. Exzenterpresse oder -Stanze nach Anspruch 2, da­ durch gekennzeichnet, daß der Pleuel mittig zwi­ schen den beiden Schubstangen auf der Exzenterwelle an­ geordnet ist.

4. Exzenterpresse oder -Stanze nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß zwischen zwei Pleueln (6) eine Schubstange (10) angeordnet ist.

5. Exzenterpresse oder -Stanze nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schubstange (10) mittig zwi­ schen den Pleueln (6) angeordnet ist.

6. Exzenterpresse oder -Stanze nach Anspruch 1, gekenn­ zeichnet durch zwei Pleuel und zwei Schubststangen, wobei die Schubstangen zwischen den Pleueln oder die Pleueln zwischen den Schubstangen angeordnet sind.

7. Exzenterpresse oder -Stanze nach einem der Ansprüche 2, 3 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ausgleichs­ masse vorgesehen ist, die gemeinsam auf beiden Schubstangen angeordnet ist.

8. Exzenterpresse oder -Stanze nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hubverstellung der Schubstange (10) synchron mit der Hubverstellung des Pleuels (6) erfolgt.

9. Exzenterpresse oder -Stanze nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Massenausgleicheinrichtung und die Hubverstelleinrichtung jeweils für eine Schubstange bzw. für einen Pleuel je eine Schiebehülse (16) für jede Exzenterbuchse (4, 12) mit zwei Innenverzahnungsabschnitten (20, 21) und einem dazwischen liegenden verzahnungsfreien Abschnitt (22), wovon der eine Verzahnungsabschnitt (20) auch bei Verschiebung der Schiebehülse (16) dauernd mit einer Außenverzahnung (23) der Exzenterbuchse (4, 12) im Eingriff steht, während der andere Verzahnungsabschnitt (21) der Schiebehülse (16) nur in ihrer einen axialen Stellung im Eingriff mit der Außenverzahnung (24) einer wellendrehfesten Mitnehmerscheibe (15) ist, während bei Verschiebung in die andere axiale Stellung die Verzahnung (24) der Mitnehmer­ scheibe (15) mit dem verzahnungsfreien Abschnitt (22) der Schiebehülse (16) nach Freigabe der Mitnehmerscheibe (15) bei Fortsetzung derselben Verschiebebewegung stirnseitig formschlüssig in Eingriff mit einem ortsfesten Verriegelungs­ teil (25) tritt, daß eine Verschiebeeinrichtung vorgesehen ist, die wenigstens eine Schiebehülse (16) der Massenausgleicheinrichtung und wenigstens eine Schiebehülse (16) der Hubverstellung synchron in den jeweiligen Verzahnungseingriff verschiebt.

10. Exzenterpresse oder -Stanze nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschiebeeinrichtung eine auf ihrer Achse verschiebliche Stange aufweist, welche mit an den Schiebehülsen der Massenausgleich- und der Hubverstellein­ richtung angreifenden Klauen ausgebildet ist.

11. Exzenterpresse oder -Stanze nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Schiebehülsen (4, 12) eine Nut (19) aufweisen, in welche die Klauen eingreifen.

12. Exzenterpresse oder -Stanze nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut (19) umlaufend auf dem Mantel der Schiebehülse ausgebildet ist.

13. Exzenterpresse oder -Stanze nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Stange (17) die Kolbenstange einer Zylinder-Kolben-Einheit ist.

14. Exzenterpresse oder -Stanze nach Anspruch 7 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine, vorzugsweise alle, Schiebehülsen (16) der Hubverstell- und der Massenausgleichrichtung jeweils eine auf der Mantelfläche umlaufende Nut (19) aufweisen, in die je­ weils eine Scheibe (18, 18a, 18b) eingreift und die Scheiben (18, 18a, 18b) mit einem in seiner Achsrichtung verschieblichen Bolzen (17) verbunden sind.