DE4309785A1 - Exzenterpresse mit schaltbarem Planetengetriebe - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Exzenterpresse oder Stanze mit einem Planetengetriebe zwischen Exzenterwelle und Antriebswelle gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Aus der Praxis sind bereits Exzenterpressen mit Planetenge­ trieben bekannt, die allerdings ein konstantes Übersetzungs­ verhältnis zwischen Exzenterwelle und Antriebswelle aufwei­ sen. Dadurch bleibt die Einsatzmöglichkeit einer Exzenter­ presse beschränkt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Einsatz­ möglichkeiten einer Exzenterpresse eingangs genannter Art universeller zu gestalten, um je nach Bedarf, eine hohe Preßkraft einerseits, oder eine hohe Arbeitsgeschwindigkeit andererseits, bereitzustellen, ohne aufwendige Umrüstungs­ vorgänge am Getriebe vorzunehmen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst.

Diese Lösung ist einfach und erlaubt mittels eines, in zwei Stufen schaltbaren Planetengetriebes, zwei unterschiedliche Übersetzungsanpassungen und somit einen universelleren Einsatz der Exzenterpresse, als schnellaufende Stanze mit niedrigerer Arbeitskraft einerseits oder Presse mit hoher Arbeitskraft und niedriger Arbeitsgeschwindigkeit andererseits. Ferner erlaubt es das Planetengetriebe, mittels der Verwendung kraftschlüssiger Kupplungen, ein Umschalten von einer Übersetzungsstufe auf die andere auch während eines Arbeitsspiels. Dadurch ist es möglich, im Arbeitsbereich eine hohe Preßkraft zu erzielen, und während des viel weniger Kraftaufwand benötigenden, aber zeitlich viel längeren Rückhubes, eine hohe Arbeitsgeschwindigkeit zu erzielen. Hierdurch kann die benötigte Zeit für ein Arbeitsspiel in erheblichem Maße verkürzt werden.

Konstruktiv einfach läßt sich das Planetengetriebe in vor­ teilhafter Weise aufbauen, wenn man mittels der stirn­ seitigen Enden der drehfest auf dem Hohlrad angebrachten Schalthülse, in jeder der beiden Schaltstufen eine kraft­ schlüssige Verbindung zwischen Hohlrad und Planetenträger in der ersten Endlage der Schalthülse einerseits, und zwischen Hohlrad und Gehäuse in der zweiten Endlage andererseits, herstellt.

Von besonderem Vorteil kann dabei sein, wenn der beim Schalten der kraft­ schlüssigen Verbindungen auftretende Schlupf während des Betriebes von jeweils einer Schaltstufe in die andere die auf­ tretenden Belastungsspitzen reduziert, wobei eine Drehzahl­ anpassung zwischen Hohlrad und Planetenträger einerseits und Hohlrad und Gehäuse andererseits stattfindet.

Als besonders vorteilhaft kann sich eine Anordnung erweisen, bei der mindestens ein vorgespanntes federelastisches Ele­ ment die benötigte Reibkraft erzeugt, um eine der beiden Schaltstellungen einzurücken. In der bevorzugten Ausführung des Planetengetriebes werden durch das vorgespannte feder­ elastische Element Hohlrad und Planetenträger gekoppelt. Da­ durch ist kein weiteres Bauteil in Eingriff um die erste Schaltstufe einzurücken und um die Schiebehülse in dieser Schaltstellung zu halten. Ferner hemmt kein Bauteil die Rotation des mit dem Planetenträger gekuppelten Hohlrades. Weiterhin bedarf es lediglich eines aktiven Betätigungsele­ mentes, das eine zur Wirkrichtung des vorgespannten feder­ elastischen Elementes entgegengesetzte Wirkrichtung auf­ weist, das auf die Hülse wirkt und dadurch kraftschlüssig Hohlrad und Gehäuse verbindet, wobei Hohlrad und Planeten­ träger automatisch entkuppelt werden. Das aktive Betäti­ gungselement ist als, einfach wirkendes, mit einer radialen ringförmigen Reibfläche versehenes Bauteil ausgebildet, dessen dem Reibbelag abgewandte Seite, über ein drucker­ zeugendes Medium die nötige Preßkraft zugeführt wird. Dabei schiebt eine, aus der Druckerhöhung resultierenden Axial­ kraft, das als axiale, ringförmige Reibfläche ausgebildete Bauteil mit der Schalthülse in ihre zweite Endlage, wobei eine kraftschlüssige Verbindung zwischen Gehäuse und Hohlrad ent­ steht. Ein Zurückschalten in die erste Schaltstufe erfolgt durch Druckverminderung, wobei das vorgespannte feder­ elastische Bauteil die Schalthülse selbständig in die erste Endlage bewegt. Dabei wird die kraftschlüssige Verbindung zwischen Hohlrad und Getriebe aufgehoben.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 in einer schematischen Darstellung eine Exzenter­ presse mit Planetengetriebe.

Fig. 2 in einer schematischen Schnittansicht das Detail aus Fig. 1.

In der Zeichnung ist eine Exzenterpresse 1 mit einem Gestell 2, einem höhenbeweglichen Stößel 3 und eine darunterliegen­ den Pressentisch 4 dargestellt. Der höhenbewegliche Stößel 3 wird über ein Pleuel 5 angetrieben, das auf einer Exzenter­ welle 6 gelagert ist. Zwischen einer Antriebswelle 7 und der Exzenterwelle 6 befindet sich, am Gestell drehfest ange­ flanscht ein Planetengetriebe 8, mit einem Schwungrad 9 und einer Schwungradkupplung 10.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich, weist das Planetengetriebe 8 ein Gehäuse 11 auf, in dem in einem Wälzlager 12 die Antriebswelle 7 gelagert ist. Auf der Antriebswelle 7 befindet sich ein Sonnenrad 13, das in Planetenräder 14 eingreift, die auf Bolzen 15 und Wälzlagern 16 in einem Planetenträger 17 gelagert sind. Die Antriebswelle 7 ist mit einem Wälzlager 18 und Planetenträger 17 gelagert. Der Planetenträger 17 ist in einem Wälzlager 19 im Gehäuse 11 gelagert und auf der Exzenterwelle 6 drehfest aufgebracht. Die Planetenräder 14 greifen in ein dreiteiliges, mit Schraubverbindungen zusammengeflanschtes Hohlrad 20, das mit einem Wälzlager 21 in Gehäuse 11 gelagert ist und mit einem Wälzlager 22 auf dem Planetenträger 17 gelagert ist. Auf dem Hohlrad 20 befindet sich eine drehfest, in axialer Richtung verschieblich aufgebrachte Schalthülse 23 mit einem stirnseitigen Ende 24 und mit einem stirnseitigen Ende 25. Die beiden stirnseitigen Enden sind als, von der Schalthülse 23, radial abstehende Reibflächen ausgebildet, wobei das stirnseitige Ende 24 nach innen weist, und das stirnseitige Ende 25 nach außen weist. Das stirnseitige Ende 24 bildet in einer ersten Schaltstufe, zusammen mit einer ringförmigen Reibfläche 26, die über Bolzen 27 mit einem, auf den Planetenträger 17 mittels einer Spannsatzverbindung 28 drehfest aufgebrachten Flansch 29 und mehrere, vorgespannter Druckfedern 30 eine drehfeste, kraftschlüssige Verbindung zwischen Planetenträger 17 und Hohlrad 20. Dabei wirken die Druckfedern 30 in einer axialen Richtung a auf das ringförmige stirnseitige Ende 24 und stützen sich über mehrere, am Umfang des Hohlrades 20 angebrachten Bohrungen 31 am Hohlrad 20 ab. Ferner befindet sich zwischen dem stirnseitigen Ende 24 und der Reibfläche 26, sowie zwischen Reibfläche 26 und Hohlrad 20, Reibbeläge 32. Das stirnseitige Ende 25 bildet zusammen mit einer, fest am Gehäuse angebrachten, ringförmigen Reibfläche 33, mit einem darauf angebrachten Reibbelag 34 sowie einer, in einer axialen Richtung verschieblichen Hülse 35, die eine radiale, nach innen weisende Reibfläche 36 mit einem Reibbelag 37 aufweist, in einer zweiten Schaltstufe eine kraftschlüssige, drehfeste Verbindung zwischen Gehäuse 11 und Hohlrad 20. Die Hülse 35 ist in einer Hülse 38 gelagert, die am Gehäuse 11 angebracht ist und zusammen mit einer an Hülse 35 angebrachten, radial abstehenden Druckfläche 39 und mit einer Dichtung 40 und mit einer Dichtung 41 eine Druckkammer 42 bildet. Bei Beaufschlagung mit einem unter Druck stehenden Medium vergrößert sich die Druckkammer 42, wobei die Hülse 35 in eine Richtung b verschoben wird, entgegen der Federkraft der Druckfedern 30 und mehrerer, radial am Umfang des Gehäuses angebrachte Druckfedern 43. Dadurch bildet die Hülse 35 mit dem Reibbelag 37 und mit dem stirnseitigen Ende 25 und mit dem Reibbelag 34 eine drehstarre, kraftschlüssige Verbindung zwischen Hohlrad 20 und Gehäuse 11, wobei die drehstarre Verbindung zwischen Hohlrad 20 und Planetenträger 17 gelöst wird. Die Druckfedern 43 befinden sich in radial am Gehäuse 11 angeordneten Bohrungen 44 und stützen sich gegen das Gehäuse 11 und die Hülse 35. Bei Druckverminderung in der Druckkammer 42 schieben die Druckfedern 43 die Hülse 35 in Richtung a vollständig gegen die Hülse 38, wodurch die drehfeste Verbindung zwischen Hohlrad 20 und Gehäuse 11 gelöst wird und das stirnseitige Ende 25 frei beweglich ist. Gleichzeitig schieben die Druckfedern 30 die Schalthülse 23 selbständig in die Schaltstellung 1. Das Schwungrad 9 ist mit einem Wälzlager 45 auf dem Gehäuse 11 gelagert und über die Schwungradkupplung 10 mit der Antriebswelle 7 kuppelbar.

Im folgenden wird nun die Wirkungsweise der Exzenterpresse näher erläutert:
Wenn die Exzenterpresse in Betrieb genommen wird, überträgt das Planetengetriebe 8 das auf der Antriebswelle 7 aufge­ brachte Drehmoment von der Antriebswelle 7 auf die Exzen­ terwelle 6. Das Planetengetriebe 8 weist zwei Schaltstufen auf und kann entweder im Stillstand oder während des Be­ triebes in eine der beiden Schaltstufen geschaltet werden, wobei drei mögliche Betriebszustände unterschieden werden.

Schaltstufe 1: Gleichsinnige Übertragung des Antriebsdreh­ momentes von der Antriebswelle 7 auf die Exzenterwelle 6 im Verhältnis 1 : 1.

Schaltstufe 2: Gleichsinnige Übertragung des Antriebsdreh­ momentes von der Antriebswelle 7 auf die Exzenterwelle 6 in einem Übersetzungsver­ hältnis ungleich 1 : 1.

Betriebszustand 1: Betrieb des Planetengetriebes 8 in Schalt­ stufe 1, wobei das Einlegen der Schalt­ stufe 1 im Stillstand der Exzenterpresse erfolgt.

Betriebszustand 2: Betrieb des Planetengetriebes 8 in Schaltstufe 2, wobei das Einlegen der Schaltstufe 2 im Stillstand der Exzenter­ presse erfolgt.

Betriebszustand 3: Betrieb des Planetengetriebes 8 wechsel­ weise in Schaltstufe 1 oder Schaltstufe 2, wobei das Einlegen der Schaltstufe 1 oder der Schaltstufe 2 während des Be­ triebes der Exzenterpresse erfolgt.

Beim Einschalten der Exzenterpresse befindet sich das Planetengetriebe in Schaltstufe 1, wobei das Antriebsdreh­ moment von den auf die Antriebswelle 7 aufgebrachten Sonnen­ rad über die im Eingriff befindlichen Sonnenräder 14 auf das Hohlrad 20 übertragen wird. Das Hohlrad 20 ist über die, durch die Druckfeder 30 in axialer Richtung vorgespannte Schiebehülse 23 mit dem stirnseitigen Ende 24 und den Reib­ belägen 32 mit der ringförmigen Reibfläche 26 kraftschlüssig gekuppelt. Die Reibfläche 26 überträgt mit den Bolzen 27 das Drehmoment des Hohlrades 20 auf den Planetenträger 17, der drehfest mit der Exzenterwelle verbunden ist und somit das Drehmoment auf die Exzenterwelle 6 weiterleitet. Die Kop­ pelung von Hohlrad 20 und Planetenträger 17 bewirkt eine starre Drehmomentenübertragung, wodurch sich ein Über­ setzungsverhältnis von 1 : 1 zwischen Antriebswelle 7 und Ex­ zenterwelle 6 ergibt.

Soll nun die zweite Schaltstufe aktiviert werden, so kann dies entweder im Stillstand der Exzenterpresse oder während des Betriebes erfolgen. In beiden Fällen ist die Vorgehensweise dieselbe: eine Druckerhöhung in der Druckkammer 42 führt über die Druckfläche 39 der Hülse 35 zu einer axialen Bewegung der Hülse 35 in Bewegungsrichtung b, wobei der auf der Reibfläche 36 angebrachte Reibbelag 37, mit dem stirnseitigen Ende 25 in Eingriff gerät und dadurch die Schiebehülse 23 entgegen der Wirkrichtung der Druckfedern 30 und 43 gegen die Reibfläche 33 mit dem Reibbelag 34 bewegt. Dabei entsteht eine kraftschlüssige Verbindung zwischen Hohlrad 20 und Gehäuse 11, wobei das Antriebsdrehmoment von dem auf der Antriebswelle angebrachten Sonnenrad 13 über die Planetenräder 14 auf den Planetenträger 17 übertragen wird, wodurch sich eine Untersetzung ergibt. Gleichzeitig wird die kraftschlüssige Verbindung zwischen Hohlrad 20 und Planetenträger 17 aufgehoben. Soll nun von der zweiten in die erste Schaltstufe geschaltet werden, so wird der Druck des Mediums in der Druckkammer 42 gesenkt, wobei die kraftschlüssige Verbindung zwischen Gehäuse 11, Gehäuse 35 und dem stirnseitigen Ende 25 der Schalthülse 23 aufgehoben wird und Hohlrad 20 und Gehäuse 11 gegeneinander verdrehbar sind. Dabei bewegen die Druckfedern 30 die Schalthülse 23 über deren stirnseitiges Ende 24 in Bewegungsrichtung a, wodurch über das stirnseitige Ende 24 und der Reibfläche 26 und dem Planetenträger 17 eine drehfeste Verbindung zwischen Hohlrad 20 und Planetenträger 17 hergestellt wird. Gleichzeitig bewegen die vorgespannten Druckfedern 43 die Hülse 35 in Bewegungsrichtung a bis in die Endlage, wodurch Hohlrad 20 und Gehäuse 11 frei axial gegeneinander verdrehbar sind. Soll das Schalten der Schaltstufen während des Betriebes der Exzenterpresse erfolgen, so bleibt die Vorgehensweise dieselbe, wobei der auftretende Drehzahlunterschied zwischen Hohlrad 20 und Planetenträger 17 bzw. Hohlrad 20 und Gehäuse 11 durch Schlupf an den Reibbelägen 32, 34 und 37 während des Schaltvorganges eliminiert wird. Während der drei Betriebszustände ist das Schwungrad 9 über die Schwungradkupplung 10 mit der Antriebswelle 7 gekoppelt.

Claims (9)

1. Exzenterpresse oder Stanze mit einem Gestell (2), einer Exzenterwelle (6), einer Antriebswelle (7) und einem Planetengetriebe (8) zwischen Exzenterwelle (6) und einer Antriebswelle (7), wobei das Planetengetriebe ein Sonnenrad (13), einen Planetenträger (17), mindestens ein Planetenrad (14), ein Hohlrad (20) und ein gestellfestes Gehäuse aufweist und wobei ferner das Sonnenrad (11) und der Planetenträger (17) der Antriebswelle (7), bzw. der Exzenterwelle (6) zugeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Planetengetriebe (8) in zwei Stufen schaltbar ist, indem das Hohlrad (20) zum Erzielen eines Übersetzungsverhältnisses von 1 : 1 einerseits in einer ersten Schaltstufe mit dem Planetenträger (17) und zum Erzielen einer Untersetzung andererseits in einer zweiten Schaltstufe mit dem Gehäuse (11) drehfest kuppelbar ist.

2. Exzenterpresse oder Stanze nach Anspruch 1, gekennzeich­ net durch eine auf dem Hohlrad (20) drehfest aufge­ brachte, in axialer Richtung, in jeweils die erste und die zweite Schaltstufe darstellende Endlagen, verschieb­ bare Schalthülse (23), die ein erstes und ein zweites stirnseitiges Ende (24, 25) aufweist, wobei in der ersten Schaltstufe des Planetengetriebes (8) der Planetenträger (17) mit dem ersten stirnseitigen Ende (24) der Schalt­ hülse (23) drehfest gekuppelt ist, während in der zweiten Schaltstufe das zweite stirnseitige Ende (25) der Schalt­ hülse mit dem Gehäuse (11) drehfest gekuppelt ist und wo­ bei das jeweils andere stirnseitige Ende der Schalthülse (23) außer Eingriff ist.

3. Exzenterpresse oder Stanze nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß am ersten stirnseitigen Ende (24) der Schalthülse (23) ein ringförmiger, radial abstehender Reibflansch angebracht ist, der in der ersten Schaltstufe mit einer mit dem Planetenträger (17) drehfest in Verbindung stehenden koaxialen, ringförmigen Reibfläche (26) kraftschlüssig zusammenwirkt.

4. Exzenterpresse oder Stanze nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß am zweiten stirnseitigen Ende (25) der Schalthülse (23) ein ringförmiger, radial abstehender Reibflansch angebracht ist, der in der zweiten Schaltstufe mit einer mit dem Gehäuse (11) verbundenen koaxialen, ringförmigen Reibfläche (33, 34) kraftschlüssig zusammenwirkt.

5. Exzenterpresse oder Stanze nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalthülse (23) durch mindestens ein federelastisches Element (30) in eine der Endlagen vorgespannt ist, und daß ferner an der Schalt­ hülse ein der Wirkungsrichtung des federelastischen Ele­ mentes entgegengesetzt wirkendes, aktiv betätigbares Be­ tätigungselement angreift (36, 37, 38, 40, 41), welches die Schiebehülse (23) von der ersten in die zweiten Endlage bringt.

6. Exzenterpresse oder Stanze nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Sonnenrad (13) un­ mittelbar drehfest mit der Antriebswelle (7) verbunden ist und der Planetenträger (17) unmittelbar drehfest mit der Exzenterwelle (6) verbunden ist.

7. Exzenterpresse oder Stanze nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein, mit der Antriebswelle (7) drehfest kuppelbares Schwungrad (9) auf dem Gehäuse (11) gelagert ist.

8. Verfahren zum Betreiben einer Exzenterpresse oder Stanze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß man das Planetengetriebe (8) im Betrieb während eines Arbeitszyklus mindestens einmal von der ersten in die zweite Schaltstufe oder umgekehrt schaltet.

9. Verfahren zum Betreiben einer Exzenterpresse oder Stanze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß man während des Arbeitshubes von der ersten in die zweite Schaltstufe und während des Rückhubes von der zweiten in die erste Schaltstufe schaltet.