DE4430201C2 - Mechanische Presse - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine mechanische Presse, umfassend ei­ nen Pressenrahmen; eine Kurbelwelle, die in dem Pressenrahmen drehbar gelagert ist; einen Motor, der zum Drehen der Kurbel­ welle mit derselben verbunden ist; einen Pressenschlitten, der in dem Pressenrahmen vertikal verschieblich gelagert und mit dem Pleuel der Kurbelwelle so verbunden ist, daß er durch die Drehung der Kurbelwelle vertikal hin- und herbewegt wird; und ein Ausgleichsgewicht.

Diese mechanische Presse ist mit einer das Ausgleichsgewicht aufweisenden dynamischen Ausgleichsvorrichtung zum Ausgleichen einer nichtausgeglichenen Massenkraft versehen, die in einem sich hin- und herbewegenden Bewegungsmechanismus unter Benut­ zung einer Kurbelwelle erzeugt wird.

Im allgemeinen ist in einer mechanischen Presse mit Kur­ belwelle ein Pressenschlitten mit einem exzentrischen Kurbelabschnitt der Kurbelwelle durch ein Pleuel verbunden, wodurch die Drehbewegung der Kurbelwelle in eine Wechselbewe­ gung des Pressenschlittens umgesetzt wird. Wenn der Betrieb einer solchen Presse mit Kurbelwelle gestartet wird, entwickeln sich Schwingungen, die sich aus nichtausge­ glichenen Massenkräften infolge der Wechselbewegung des Pres­ senschlittens ergeben, und die Geräusche erzeugen und einen Lagefehler verursachen. Um dieses zu vermeiden, wird üblicher­ weise eine dynamische Ausgleichsvorrichtung benutzt.

Eine mechanische Presse der eingangs genannten Art, die eine derartige dynamische Ausgleichsvorrichtung hat, ist in JP 52- 80582 A beschrieben, wonach das Ausgleichsgewicht, durch welches die nichtausgeglichene Massenkraft des sich hin- und herbewe­ genden Pressenschlittens aufgehoben wird und das im Gewicht äquivalent dem Pressenschlitten ist, in der Form von zwei leerlaufenden Ausgleichsschlitten an der Kurbelwelle zu beiden Seiten des Pressenschlittens angebracht und in der Bewegung gegenüber dem Pressenschlitten um 180° phasenversetzt ist. Ei­ ne ähnliche mechanische Presse ist in der DE 35 37 560 A1 be­ schrieben, bei der jedoch das Ausgleichsgewicht in der Form eines einzigen leerlaufenden Ausgleichsschlittens vorgesehen ist.

Bei diesem bekannten Aufbau wird zwar die nichtausgeglichene Massenkraft der Presse insgesamt vom Ausgleichsgewicht ausge­ glichen, und Schwingungen der Presse selbst (ausgenommen der Pressenschlitten und die beweglichen Teile) werden verringert, und die Presse kann mit relativ hoher Geschwindigkeit betrie­ ben werden. Problematisch ist es hierbei jedoch, daß, obwohl die nichtausgeglichene Massenkraft des Pressenschlittens von dem oder den Ausgleichsschlitten aufgehoben wird, die auf den Pressenschlitten während der Wechselbewegung ausgeübte Massen­ kraft sowohl auf den Pressenschlitten als auch auf den oder die Ausgleichsschlitten einwirkt und die dynamische Belastung erhöht, da der Pressenschlitten und der oder die Ausgleichs­ schlitten jeweils am Pressenrahmen über die gemeinsame Kurbel­ welle gelagert sind. Diese Erhöhung der Massenkraft verursacht dynamische Deformationen bzw. Auslenkungen bzw. Vibrationen der Kurbelwelle und des Pressenschlittens und wirkt sich nach­ teilig auf die dynamische Präzision, wie etwa auf die Präzi­ sion am unteren Totpunkt und die Präzision beim Preß- oder Prägevorgang, aus.

Weiterhin ist aus der DE 28 06 584 C3 eine mechanische Presse bekannt, bei der das Ausgleichsgewicht im Gegensatz zu den beiden vorstehend erörterten Druckschriften nicht auf der den Pressenschlitten hin- und herbewegenden Welle, sondern unab­ hängig hiervon auf dem Pressenrahmen gelagert ist. Hierdurch wirkt das Ausgleichsgewicht über den Pressenrahmen auf den Pressenschlitten, so daß Biegungsdeformationen der den Pres­ senschlitten hin- und herbewegenden Welle, Dehnungsdeformatio­ nen von Verbindungsstangen u. dgl. die dynamische Präzision der Presse beim Preß- oder Prägevorgang, insbesondere bei ho­ hen Betriebsgeschwindigkeiten, signifikant beeinträchtigen.

Schließlich ist in der DE 88 90 008 U1 eine mechanische Presse beschrieben, die folgendes umfaßt: einen Pressenschlitten, der in einem Pressenrahmen zu einer vertikalen Gleitbewegung ge­ haltert ist und ein oberes Pressengesenk aufweist, das an sei­ ner unteren Fläche angebracht ist; ein Paar Gleitblöcke, die am rechten und linken Seitenabschnitt des Pressenrahmens zu einer horizontalen Gleitbewegung gelagert sind; ein Paar aus einer rechten und linken Verbindungsstange, die mit ihren ei­ nen Enden mit je einem der beiden Gleitblöcke verbunden sind, während die anderen Enden der beiden Verbindungsstangen mit dem Pressenschlitten schwenkbar verbunden sind; eine angetrie­ bene und im Pressenrahmen drehbar gelagerte Antriebswelle, die über einen Bewegungsantrieb zur Umsetzung ihrer Drehbewegung in zwei horizontale, zum Zentrum symmetrisch gegenläufige Be­ wegungen mit den Gleitblöcken zum Antrieb derselben in einer gegenläufigen symmetrischen horizontalen Hin- und Herbewegung verbunden ist; ein Ausgleichsgewicht, das an einem oberen Ab­ schnitt des Pressenrahmens zur vertikalen Gleitbewegung ange­ bracht ist; und je einen Verbindungshebel, der mit seinem ei­ nen Ende mit je einem der beiden Gleitblöcke verbunden ist, während sein anderes Ende drehbar mit dem Ausgleichsgewicht verbunden ist. In dieser Presse sind die vom Pressenschlitten ausgehenden Verbindungsstangen und die vom Ausgleichsgewicht herkommenden Verbindungshebel paarweise mit je einem gemeinsa­ men Lager in je einem der beiden Gleitblöcke gelagert.

Dieser Aufbau nach der DE 88 90 008 U1 ist in zweierlei Hin­ sicht problematisch:

• a) Zwar wird die Trägheitskraft des Pressenschlittens durch diejenige des Ausgleichsgewichts ausgeglichen. Jedoch er­ folgt dieser Trägheitskraftausgleich u. a. über die Verbin­ dungsstangen, welche den Pressenschlitten mit den Gleit­ blöcken verbinden. Durch die dabei auf die Verbindungs­ stangen einwirkenden hohen Zugkräfte werden Deformationen der Verbindungsstangen, insbesondere Dehnungsdeformatio­ nen, bewirkt, welche signifikante Positionsfehler an der Präge- oder Preßform des Pressengesenks zur Folge haben, die vor allem bei hohen Arbeitsgeschwindigkeiten der Pres­ se, bei denen entsprechende hohe Trägheitskräfte auftre­ ten, erheblich sind.
• b) Zwar erfolgt im Idealfall "spielloser" Lager keine Über­ tragung der Trägheitskräfte auf den Pressenrahmen, was an­ dernfalls zu unerwünschten Erschütterungen und Deformatio­ nen des Pressenrahmens führen würde. Jedoch sind unter­ schiedliche Spiele zwischen den verschiedenen Lagern und unterschiedliche Spiele innerhalb der verschiedenen Lager in der Praxis einer solchen Presse unvermeidbar, was bei den mindestens acht Lagern, nämlich den beiden horizonta­ len Gleitlagern für die Gleitblöcke und den Drehlagern an den jeweils beiden Enden der beiden Verbindungsstangen und der beiden Verbindungshebel, zu signifikanten Abweichungen vom Idealfall führt und zur Folge hat, daß im Realfall tatsächlich erhebliche Kräfte auf die Gleitblöcke ausgeübt und über die Horizontallagerungen derselben auf den Pres­ senrahmen übertragen werden, wodurch es zu den erwähnten Erschütterungen und Deformationen kommt, welche die Genau­ igkeit der Präge- und Preßvorgänge, insbesondere bei einem Hochgeschwindigkeitsbetrieb der Presse, nicht unerheblich beeinträchtigen.

Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, eine mechanische Presse der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, in welcher die durch die Trägheitskraft des Schlittens der Presse bewirkten Deformationen des Pressenmechanismus weitestgehend ausgeschaltet sind, so daß die Presse, insbesondere bei hohen Betriebsgeschwindigkeiten, eine hohe dynamische Präzision hat.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Pa­ tentanspruchs 1 gelöst.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen an­ gegeben.

Auf diese Weise ist bei der Presse der vorliegenden Erfindung das Ausgleichsgewicht verschieblich am Pressenschlitten so an­ gebracht, daß es sich in eine Richtung entgegengesetzt zur Be­ wegungsrichtung des Pressenschlittens bewegt. Bei diesem Auf­ bau wird die nichtausgeglichene Massenkraft des Pressenschlit­ tens innerhalb des Pressenschlittensystems aufgehoben, und es werden dadurch keine Lastschwankung auf die übrigen Bereiche der Presse übertragen.

Da mit der vorliegenden Erfindung die Massenkraft (mindestens einer vertikalen Wechselbewegung) des Pressenschlittens unmit­ telbar im Pressenschlitten ausgeglichen wird, ohne daß die ausgleichende Massenkraft auf andere Pressenabschnitte über­ tragen wird, wird verhindert, daß die dynamische Präzision der Presse nachteilig beeinflußt wird.

Die Erfindung wird anhand einer Ausführungsform unter Bezug­ nahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert; es zeigen:

Fig. 1 einen schematischen Querschnitt durch ein be­ vorzugtes Ausführungsbeispiel einer mechanischen Presse gemäß der Erfindung, von ihrer Vorderseite her gesehen, und

Fig. 2 einen schematischen Querschnitt der Presse der Fig. 1, von ihrer Seite her gesehen.

Die Presse hat einen Pressenrahmen 1, der einen oberen tragen­ den Abschnitt 2, einen mittleren tragenden Abschnitt 3 und ei­ nen unteren tragenden Abschnitt 4 umfaßt. Ein Pressenschlitten 7 ist durch Lager 5 und 6 am oberen und mittleren tragenden Abschnitt 2 und 3 zur vertikalen Gleitbewegung gelagert. Der Pressenschlitten 7, an dessen unteren Fläche ein oberes Pres­ sengesenk angebracht ist, hat insgesamt eine rechteckige Form und einen hohlen Aufbau. Eine erste Kurbelwelle 12 ist drehbar am Pressenrahmen 1 durch Lager 8, 9, 10 und 11 angebracht und erstreckt sich durch Entlastungsbohrungen 13, die im Pressen­ schlitten 7 ausgebildet sind. Ein Schwungrad 14 ist fest an einem Ende der ersten Kurbelwelle 12 angebracht und wird von einem Motor 15 durch eine Treibscheibe 16, die fest an der Drehwelle des Motors 15 angebracht ist, und durch einen Riemen 17 angetrieben, der sich um die Treibscheibe 16 und das Schwungrad 14 erstreckt, wobei der Motor 15 an der Oberseite des Rahmens 1 angebracht ist. Der Pressenschlitten 7 ist durch ein Pleuel 18 mit einem Kurbelabschnitt der ersten Kurbelwelle 12 verbunden, der zwischen den gegenüberliegenden Enden der Kurbelwelle 12 angeordnet ist.

Ein erstes Zahnrad 19 ist fest am anderen Ende der ersten Kur­ belwelle 12 angebracht. Ein zweites Zahnrad 20, das im Durch­ messer gleich dem ersten Zahnrad 19 ist, steht in kämmendem Eingriff mit dem ersten Zahnrad 19, und das zweite Zahnrad 20 ist fest an einer Zwischenwelle 24 angebracht, die drehbar an einem Getriebedeckel 21 und am Pressenrahmen 1 durch Lager 22 und 23 gelagert ist. Die Zwischenwelle 24 ist mit einer zwei­ ten Kurbelwelle 26 durch flexible Kupplungen 25, vorzugsweise Gelenkkupplungen, verbunden, und die zweite Kurbelwelle 26 ist drehbar am Pressenschlitten 7 durch Lager 27 und 28 gelagert.

Ein Ausgleichsgewicht 30 ist durch ein Pleuel 29 mit einem Kurbelabschnitt der zweiten Kurbelwelle 26 verbunden, der sich zwischen den gegenüberliegenden Enden der zweiten Kurbelwelle 26 befindet. Der Kurbelabschnitt der zweiten Kurbelwelle 26 ist bevorzugt im Ausmaß der Exzentrizität der ersten Kurbel­ welle 12. Das Ausgleichsgewicht 30 ist im Gewicht äquivalent zum Schlitten 7 und ist durch ein Lager 31 an einem mittigen Teil eines oberen Abschnitts des Pressenschlittens 7 zur ver­ tikalen Verschiebebewegung angebracht. Das erste Zahnrad 19, das zweite Zahnrad 20, die Zwischenwelle 24, die flexiblen Kupplungen 25, die zweite Kurbelwelle 26, das Pleuel 29 und das Ausgleichsgewicht 30 bilden gemeinsam eine dynamische Aus­ gleichsvorrichtung.

Der Betrieb der obigen mechanischen Presse ist wie folgt:

Wenn der Motor 15 gedreht wird, um seine Drehkraft auf das Schwungrad 14 über die Treibscheibe 16 und den Riemen 17 zur Drehung der ersten Kurbelwelle 12 zu übertragen, bewegt sich der Pressenschlitten 7 vom dargestellten unteren Totpunkt aus nach oben, und gleichzeitig bewegt sich das Ausgleichsgewicht 30 mit der gleichen Geschwindigkeit durch das erste Zahnrad 19, das zweite Zahnrad 20, die Zwischenwelle 24, die flexiblen Kupplungen 25, die zweite Kurbelwelle 26 und das Pleuel 29 nach unten. Infolgedessen wird die Massenkraft, die im sich nach oben bewegenden Schlitten 7 erzeugt wird, von einer ent­ gegengesetzt gerichteten Massenkraft des sich nach unten bewe­ genden Ausgleichsgewichts 30 aufgehoben, und deshalb werden Verformungen an der Gesamtheit der Presse verringert, wodurch die dynamische Präzision wesentlich verbessert wird.

Wie oben beschrieben, ist bei der vorliegenden Erfindung das Ausgleichsgewicht, das in der Gegenrichtung zur Bewegungsrich­ tung des Pressenschlittens beweglich ist, am Pressenschlitten zur vertikalen Gleitbewegung angebracht, und mit dieser Anord­ nung kann eine nichtausgeglichene Massen- oder Trägheitskraft, die während der Wechselbewegung des Pressenschlittens erzeugt wird, im Pressenschlitten aufgehoben werden, und Verformungen der Presse insgesamt werden signifikant verringert, und des­ halb wird die dynamische Präzision verbessert, und es werden auch die erzeugten Schwingungen und Geräusche erheblich ver­ ringert.

Claims (5)

1. Mechanische Presse, umfassend

• a) einen Pressenrahmen (1);
• b) eine Kurbelwelle (12), die in dem Pressenrahmen (1) dreh­ bar gelagert ist;
• c) einen Motor (15), der zum Drehen der Kurbelwelle (12) mit derselben verbunden ist;
• d) einen Pressenschlitten (7), der in dem Pressenrahmen ver­ tikal verschieblich gelagert und mit dem Pleuel (18) der Kurbelwelle (12) so verbunden ist, daß er durch die Dre­ hung der Kurbelwelle (12) vertikal hin- und herbewegt wird;
• e) ein Ausgleichsgewicht (30), das an dem Pressenschlitten (7) oder innerhalb desselben vertikal verschieblich ge­ lagert ist;
• f) eine Antriebseinrichtung (19-29) zum Bewegen des Aus­ gleichsgewichts (30) relativ zu dem Pressenschlitten (7) in einer zur Bewegung des Pressenschlittens (7), welche durch den Antrieb der Kurbelwelle (12) bewirkt wird, ent­ gegengesetzten Richtung, wobei die Antriebseinrichtung (25-29) so mit dem Ausgleichsgewicht (30) verbunden ist, daß die beim vertikalen Hin- und Herbewegen des Aus­ gleichsgewichts (30) entstehenden Trägheitskräfte dessel­ ben über die Antriebseinrichtung (19-29) direkt auf den Pressenschlitten (7) übertragen werden.

2. Mechanische Presse nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Antriebseinrichtung (19-29) zum Bewegen des Ausgleichgewichts (30) folgendes aufweist:
ein erstes Zahnrad (19), das fest an der Kurbelwelle (12) an­ gebracht ist,
eine Zwischenwelle (24), die drehbar am Pressenrahmen (1) an­ gebracht ist,
ein zweites Zahnrad (20), das fest an der Zwischenwelle (24) angebracht ist, wobei das zweite Zahnrad (20) in kämmendem Eingriff mit dem ersten Zahnrad (19) steht,
eine weitere Kurbelwelle (26), die drehbar am Pressenschlitten (7) angebracht ist, wobei die weitere Kurbelwelle (26) mit ih­ rem einen Ende durch eine flexible Kupplung (25) an der Zwi­ schenwelle (24) angebracht ist und einen Kurbelabschnitt auf­ weist, mit welchem das Ausgleichsgewicht (30) durch ein Pleuel (29) verbunden ist.

3. Mechanische Presse nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Kurbelabschnitte der beiden Kurbelwellen (12, 26) gleiche Exzentrizität aufweisen, daß sie gegeneinander um 180° phasenversetzt sind und daß das erste und zweite Zahnrad (19, 20) den gleichen Durchmesser aufwei­ sen.

4. Mechanische Presse nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Pressenschlitten (7) einen hohlen Aufbau hat und sich die den Pressenschlitten an­ treibende Kurbelwelle (12) durch letzteren hindurch erstreckt und an dem einen Ende derselben mit dem Motor (15) verbunden ist sowie an dem anderen Ende derselben das erste Zahnrad (19) aufweist.

5. Mechanische Presse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß an der unteren Fläche des Pressenschlittens (7) ein oberes Pressengesenk an­ gebracht ist.