DE4420940C2 - Einscheibenkupplung einer mechanischen Presse - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einscheibenkupplung einer mechanischen Presse gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Bei mechanischen Pressen ist (vgl. DE-AS 1 209 819) an einem Ende einer Kurbelwelle üblicherweise eine Schwungrad-Kupplungs-Einheit angeordnet. Das Schwungrad ist über einen Antriebsriemen mit einer Ausgangs-Riemenscheibe eines Motors verbunden, so daß beim Umlaufen des Motors das massive Schwungrad kontinuierlich umläuft. Wird die Kupplung beaufschlagt, so wird das Drehmoment des Schwungrads auf die Kurbelwelle übertragen, so daß die Pleuelstangen eine rotierend-oszillierende Bewegung ausführen, die mittels eines Kurbelwellenzapfens auf einen Schlitten übertragen wird, so daß die Drehbewegung in eine geradlinige auf- und abgehende Bewegung umgewandelt wird.

Normalerweise ist am Schwungrad eine flexible Scheibe befestigt. An dieser ist eine Kupplungsscheibe befestigt. Eine angetriebene Scheibe, im Folgenden auch Gleitbacke genannt, mit einer Brems- Kupplungs-Einheit ist an der Kurbelwelle befestigt. Diese Brems-Kupplungs- Einheit kann beaufschlagt werden, um die Kupplungsscheibe zu erfassen und dabei ein Drehmoment vom Schwungrad auf die Kurbelwelle zu übertragen; die Beaufschlagung kann wieder zurückgenommen werden, um ein Bremsmoment auf die Kurbelwelle zu übertragen.

Ein immer wieder auftretendes Problem besteht darin, daß die Kupplungsscheibe dazu neigt, sich während des Reibschlusses zu erwärmen. Der Reibschluß führt dazu, daß sich die Kupplungsscheibe thermisch während des Betriebes ausdehnt. Diese Ausdehnung führt dazu, daß sich die Kupplungsscheibe in axialer Richtung bewegt, und zwar in der einen oder der anderen Richtung, so daß sie in Kontakt mit einem der Kupplungsbeläge der Gleitbacke oder der Ankerplatte kommt. Dieser unerwünschte Kontakt führt zu einer übermäßigen Reibung zwischen den Kupplungsbelägen und der Kupplungsscheibe, was zu einem Ausbrennen des Kupplungsbelages und/oder zu einem übermäßigen Verschleiß führt. Der unerwünschte "Axiale Reibschluß" führt darüberhinaus dazu, daß die Kupplungsscheibe daran gehindert wird, sich von den Kupplungsbelägen der angetriebenen Scheibe völlig zu lösen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, sicherzustellen, daß auch bei Erwärmung und damit verbundener Ausdehnung der Kupplungsscheibe stets ein ausreichendes Axialspiel zum Öffnen der Kupplung gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale von Anspruch 1 gelöst.

Im einzelnen besteht die Lösung darin, daß bei Kupplungen gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 eine Radialbewegung der Kupplungsscheibe bewußt zugelassen wird.

Überraschenderweise wird dadurch die Aufgabe gelöst, was damit zusammenhängen mag, daß die Kupplungsscheibe nunmehr weniger Tendenz hat, sich zu verwerfen.

Zur Konstruktion im einzelnen vergleiche die Unteransprüche.

Die flexiblen Bänder erlauben eine radiale Ausdehnung der Kupplungsscheibe in der Richtung, in welcher sich die Bänder biegen; dadurch wird eine axiale Bewegung aufgrund thermischer Ausdehnung verhindert, zumindest aber verringert.

Die flexiblen Bänder sind derart ausgerichtet, daß die Richtung, in welcher sie unflexibel sind, derart verläuft, daß die Kupplungsscheibe in axialer Richtung ortsfest gehalten ist.

Die flexiblen Bänder tragen dazu bei, Wärme von der Kupplungsscheibe abzuführen. Hierdurch wird die Gefahr des Überhitzens verringert, was zu einer größeren Lebensdauer der Kupplungsscheibe und/oder des Belagmateriales führt.

Ein besonderer Vorteil besteht darin, daß die Bremse schneller abgebremst werden kann, da die gesamte Einheit kühler gehalten wird. Die Abstoppzeit der Presse wird damit kleiner, da die Kupplungsscheibe und die Reibbremsflächen nunmehr relativ kühl sind.

Die Erfindung wird im nachfolgenden Teil anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer mechanischen Presse.

Fig. 2 eine vergrößerte Schnittansicht der Brems-Kupplungs-Einheit, die mit der Kurbelwelle der Presse verbunden ist.

Fig. 3 eine Schnittansicht der Kupplungsscheibe, der Adapter-Ringscheibe und der flexiblen Scheibe gemäß der Linie 3-3 in Fig. 4, und zwar in Richtung der Pfeile gesehen.

Fig. 4 eine Frontansicht der Kupplungsscheibe bei Befestigung an die Adapter-Ringscheibe.

Fig. 5 eine Frontansicht der Adapter-Ringscheibe.

Fig. 6 eine Schnittansicht entlang der Linie 6-6 in Fig. 5, und zwar in Richtung der Pfeile gesehen.

Fig. 7 eine vergrößerte Frontansicht der Kupplungsscheibe.

Fig. 8 eine Draufsicht auf ein flexibles Band.

Fig. 9 eine stirnseitige Ansicht eines der flexiblen Bänder entlang der Linie 9-9 in Fig. 8, in Richtung der Pfeile gesehen, und zwar unmaßstäblich.

Die in Fig. 1 gezeigte Presse 10 weist ein Querhaupt 12, ein Bett 14 mit einem Untergestell 16 sowie Säulen 18, die das Querhaupt 12 mit dem Bett 14 verbinden, auf. Die Säulen 18 sind mit der Unterseite des Querhauptes 12 und mit der Oberseite des Bettes 14 verbunden. Ein Schlitten 20 führt zwischen den Säulen 18 eine auf- und abgehende Bewegung aus. Zugstangen, die sich durch das Querhaupt 12, die Säulen 18 und das Bett 14 hindurch erstrecken, sind endseitig mit Zugstangenmutttern 22 befestigt. Fußteile 24 sind am Bett 14 angeformt und am Fußboden 26 von Stoßdämpfern 28 gelagert. Ein Antriebsmotor 30 steht über einen Antriebsriemen 32 mit einem Hilfsschwungrad 34 in Triebverbindung. Das Hilfsschwungrad 34 steht seinerseits mit einem Hauptschwungrad 36 einer Kupplungs-Bremsen-Einheit 38 in Triebverbindung.

Fig. 2 zeigt die erfindungsgemäß ausgebildete Kupplungs-Brems-Einheit 38 der Presse 10 mit dem Hauptschwungrad 36, das mittels Lagern 40 auf einer Kurbelwelle 42 sitzt. Eine Kupplungsnabe 44, die sowohl das Bremssystem als auch - und zwar über eine Ankerplatte 44′ - das Kupplungssystem der mechanischen Presse 10 enthält, ist an der Kurbelwelle 42 befestigt. Eine Bremsscheibe 46 ist mittels eines Bremsscheibenkeils 48 am Querhaupt 12 der Presse 10 ortsfest fixiert.

Ein Kolbengehäuse 50 ist über Schrauben 52 mit der Kupplungsnabe 44 verbunden. Im Hinblick auf die Kupplungsfunktion der Einheit 38 ermöglicht das Kolbengehäuse 50, daß die Kolben-Antriebsscheiben-Kombination mit der Kupplungsscheibe 66 durch hydraulischen Druck in Verbindung gebracht wird. Der hydraulische Druck wird einer angetriebenen Scheibe 54, im Anspruch 1 Gleitbacke genannt, mittels einer Hydraulikleitung 56 zugeführt, die am Ende der Kurbelwelle 42 mit einem Drehanschluß 58 verbunden ist. Das Kolbengehäuse 50 umfaßt einen Zylinder 51, der an das hydraulische Druckmittel der Presse über die Hydraulikleitung 56 angeschlossen ist. Der Zylinder 51 enthält einen beweglichen Kolben 53, der an der angetriebenen Scheibe 54 befestigt ist. Wird über die Leitung 56 hydraulischer Druck aufgebracht, so wird der Kolben 53 durch den Zylinder 51 hindurchgeschoben, was dazu führt, daß sich die angetriebene Scheibe 54 in axialer Richtung gegen die Kupplungsscheibe 66 hin bewegt und mit dieser in Kontakt gelangt. Dieser Kontakt erlaubt eine Übertragung des Drehmomentes von der Kupplungsscheibe 66 auf die angetriebene Scheibe 54 und die Ankerplatte 44′ der Kupplungsnabe 44. Zum Ablassen der innerhalb des Hydrauliksystems eingeschlossenen Luft ist ein Auslaßventil 60 vorgesehen.

Wie man ferner aus Fig. 2 erkennt, ist die angetriebene Scheibe 54 auch an das Kolbengehäuse 50 angeschlossen, und zwar mittels eines Bremsfederzapfens 62, der von einer Schraubenfeder 64 beaufschlagt ist. Die Schraubenfeder 64 drückt axial auf die angetriebene Scheibe 54, so daß diese mit der Bremsscheibe 46 in Kontakt gelangt, um die Bremsfunktion der Einheit 38 dann vorzunehmen, wenn der Hydraulikdruck im Zylinder 51 verringert wird. Fig. 2 zeigt Teile des Bremsbelages 47 an Kolbengehäuse 50 und an der angetriebenen Scheibe 54 einander gegenüberliegend, um einander gegenüberliegende Seiten der Bremsscheibe 46 berührend zu erfassen.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist das Hauptschwungrad 36 mit der Kupplungsscheibe 66 funktional koppelbar. Das Schwungrad 36 ist mit einer flexiblen Scheibe 68 über eine Mehrzahl von Schrauben 70 verbunden. Die flexible Scheibe 68 weist eine Mehrzahl dünner, einen gegenseitigen Abstand aufweisender Metallsegmente auf, die beim Betrieb nach und nach sowie elastisch mit anderen Kupplungssegmenten in Eingriff gebracht werden. Die flexible Scheibe 68 vermittelt eine axiale Verschiebung der Kupplungsscheibe 66, wie dies während des Kupplungseingriffs notwendig ist. Die Nachgiebigkeit wird genutzt, umm Stöße auf die Presse 10 zu vermeiden, die dann auftreten, wenn die angetriebene Scheibe 54 mit der Kupplungsscheibe 66 in Eingriff gelangt. An der flexiblen Scheibe 68 ist eine Adapter-Ringscheibe 72 befestigt, die somit das Zwischenglied zwischen der Kupplungsscheibe 66 und der flexiblen Scheibe 68 bildet. Die Adapter- Ringscheibe 72 kann an der flexiblen Scheibe 68 auf verschiedene Weise befestigt werden. Die bevorzugte Ausführungsform ist jene mit Schrauben (nicht dargestellt) durch eine Mehrzahl von Bohrungen 73 in der Adapter- Ringscheibe 72 - siehe Fig. 5. Die Kupplungsscheibe 66 ist zwischen den Kupplungsbelägen 74 auf der Kupplungsnabe 44 und der angetriebenen Scheibe 54 angeordnet. Wird hydraulischer Druck aufgebracht, so kommen die Kupplungsbeläge 74 mit der Kupplungsscheibe 66 in Eingriff und übertragen damit Drehmoment von Schwungrad 36 auf die Kurbelwelle 42, und zwar über die Kupplungsnabe 44, 44′ und die angetriebene Scheibe 54 bzw. das Kolbengehäuse 50.

Das Eingreifen zwischen den Kupplungsbelägen 74 und der Kupplungsscheibe 66 führt zum Entstehen von Reibungswärme und daher zu einer Ausdehnung der Kupplungsscheibe 66. Diese Ausdehnung kann, falls sie nicht unter Kontrolle steht, zu unerwünschten Kontakten zwischen der Kupplungsscheibe 66 und den Kupplungsbelägen 74 führen, und damit zum Erzeugen zusätzlicher Reibung und Wärme. Um diese Ausdehnung durch zufälligen oder ungewollten Kontakt zu verhindern, läßt man eine Ausdehnung der Kupplungsscheibe 66 in radialer Richtung zu, so daß kein weiterer zufälliger oder ungewollter Kontakt zwischen den Kupplungsbelägen 74 in axialer Richtung auftritt. Die Erfindung ermöglicht es mithin ganz gezielt, daß sich die Kupplungsscheibe 66 in radialer Richtung ausdehnt.

Eine Ausführungsform der Erfindung ist vergrößert in den Fig. 3 und 4 dargestellt. Die Adapter-Ringscheibe 72 hat vorzugsweise eine achteckige Form. Sie ist mit der Kupplungsscheibe 66 durch eine Mehrzahl von flexiblen Elementen, insbesondere Blechbändern 76 verbunden. Die Bänder 76 haben zwei Enden 77, die mittels Schraubenbohrungen 79 an der Adapter- Ringscheibe 72 angeschraubt sind. Die Bänder 76 sind über Bohrungen 81 auch in ihren mittleren Bereichen über sich radial erstreckende Arme 78 an der Kupplungsscheibe 66 angeschraubt. Die Kupplungsscheibe 66 weist Schlitze 80 zur Kühlung sowie zur thermischen Ausdehnung auf - siehe Fig. 7.

Wie in Fig. 5 dargestellt, weist die Adapter-Ringscheibe 72 axiale Vorsprünge 82 entlang einer Umfangskante auf; hieran lassen sich Verbindungsschrauben 84 eindrehen. Statt einer achteckigen Form kann die Adapterplatte 72 auch andere polygonale Formen oder auch Kreisform haben. Die Kupplungsscheibe 66 weist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform acht radial sich erstreckende Arme 78 auf, welche die Verbindungsstellen für die flexiblen Bänder 72 bilden. Fig. 8 zeigt in Draufsicht ein einzelnes flexibles Band 76.

Die flexiblen Bänder 76 sind vorzugsweise aus dünnen Streifen rostfreien Stahles oder Federstahles gefertigt. Jedes Band 76 hat eine Stärke von etwa 1,6 bis 3,2 mm. Die Bänder 76 sind in einer Richtung relativ flexibel, und zwar im allgemeinen entlang ihrer Längsachse 90, während sie in Richtung ihrer kurzen Achse 92 relativ unflexibel sind - siehe Fig. 8 und 9. Die Befestigung zwischen der Kupplungsscheibe 66 und Adapter-Ringscheibe 72 findet entlang der Längsachse 90 des Bandes 76 statt. Die relative Unflexibilität des einzelnen Bandes 76 längs der kurzen Achse 92 erhöht die Stabilität zwischen der Kupplungsscheibe 66 und der Adapter-Ringscheibe 72 in axialer Richtung des Pressenantriebes. Außerdem verhindert dies eine relative Achsbewegung oder Ausdehnung der Kupplungsscheibe 66.

Bei der bevorzugten Ausführungsform sind normalerweise fünf bis zehn flexible Bänder 76 aufeinander gestapelt, um die Adapter-Ringscheibe 72 mit der Kupplungsscheibe 66 zu verbinden. Die Kupplungsscheibe 66 ist radial innerhalb der Adapter-Ringscheibe 72 angeordnet. Durch die Verbindung der Kupplungsscheibe 66 und der Adapter-Ringscheibe 72 in radialer Ausrichtung wird eine Axialbewegung zufolge der radialen Ausdehnung der Kupplungsscheibe 66 verringert oder sogar verhindert. Die Kupplungsscheibe 66 kann sich nämlich in radialer Richtung wegen der tangential befestigten Bänder 76 ausdehnen.

Während des Betriebes treibt der Antriebsmotor 30 das Hilfsschwungrad 34 und das Hauptschwungrad 36 an und bringt diese auf Drehzahl. Auf einen Steuerbefehl hin wird hydraulisches Medium unter Druck dem Drehanschluß 58 zugeführt, so daß dieses durch die Hydraulikleitung 56 strömt und eine Bewegung der Kolben 53 im Zylinder 51 bewirkt. Hierdurch werden die angetriebene Scheibe 54 und die zugeordneten Kupplungsbeläge 74 mit der Kupplungsscheibe 66 in Kontakt gebracht. Das Schwungrad 36, das die Adapter-Ringscheibe 72 und die Kupplungsscheibe 66 antreibt, überträgt Drehmoment auf die Kupplungsbeläge 74 und demgemäß auch auf die angetriebene Scheibe 54 und die Kupplungsnabe 44. Hierdurch werden die angetriebene Scheibe 54, die Kupplungsnabe 44 und die Kurbelwelle 42 in Umdrehung versetzt, so daß die (nicht dargestellten) Pleuelstangen den Schlitten 20 geradlinig auf- und abgehen lassen. Durch thermische Ausdehnung der Kupplungsscheibe 66 während des Betriebes hervorgerufene Bewegung wird somit in radialer Richtung kompensiert, und zwar aufgrund der Flexibilität der flexiblen Bänder 76.

Bei Beendigung eines Preßformvorganges wird hydraulischer Mediumdruck von dem Drehanschluß 58 freigegeben. Dies führt dazu, daß die Bremsfeder 64 die angetriebene Scheibe 54 in axialer Richtung bewegt, und zwar von der Kupplungsscheibe 66. Damit werden die Bremsbeläge 47 mit der Bremsscheibe 46 in Kontakt gebracht und die Kurbelwelle 42 wird stillgesetzt.

Claims (4)

1. Einscheibenkupplung einer mechanischen Presse, wobei die mittels einer flexiblen Scheibe an einem Schwungrad befestigte Kupplungsscheibe als Ring­ scheibe im Bereich ihres Innenumfangs zwischen einer Gleitbacke und einer auf der Nabe der anzu­ treibenden Welle befestigten Ankerplatte mittels Reibbelägen axial einspannbar ist, dadurch gekennzeichnet,
daß die Kupplungsscheibe (66) mittels an ihrem äußeren Umfang angeordneter und in sich flexibler Elemente (76) derart an der flexiblen Scheibe (68) befestigt ist,
daß eine Ausdehnung der Kupplungsscheibe radial nach außen während der thermischen Ausdehnung der Kupplungsscheibe möglich ist.

2. Einscheibenkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die flexible Scheibe (68) mit einer Adapter­ ringscheibe (72) verbunden ist, die an ihrem Außen­ umfang ein Vieleck, zum Beispiel ein Achteck bil­ det, wobei an jedem Eck ein Vorsprung (82) in axialer Richtung angeformt ist, mit denen die Adapterring­ scheibe die Kupplungsscheibe (66) an ebensoviel Um­ fangsabschnitten (wie Ecken vorhanden sind) über­ faßt, und
daß an jedem Vorsprung (82) je ein Ende eines der flexiblen Elemente (76), insbesondere eines Blechbandes, befestigt ist, dessen anderes Ende am benachbarten Vorsprung (82) befestigt ist, und zwar so, daß alle flexiblen Blechbänder (76) zusammen im Bereich der Vorsprünge (82) den vieleckigen Umfang der Adapterringscheib e (72) bilden, und
daß die flexiblen Blechbänder (76) in den Zwischen­ räumen zwischen den Vorsprüngen (82) jeweils mit der radial nach außen weisenden Endfläche von ra­ dialen Armen (78) der Kupplungsscheibe (66) verbun­ den sind.

3. Einscheibenkupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die flexiblen Elemente (76) aus Federstahl her­ gestellt sind.

4. Einscheibenkupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die flexiblen Elemente (76) aus rostfreiem Stahl hergestellt sind.