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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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1. Gebiet
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft die Kraftübertragung für eine Presse,
die mit einem Stempel und einem Ausgleichsgewicht versehen ist,
welche in vertikalem Abstand zueinander angeordnet sind.
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2. Beschreibung des Standes
der Technik
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Es
gibt Pressen, die mit einem Stempel und einem Ausgleichsgewicht
versehen sind und einen Kniehebelmechanismus zur Kraftübertragung
nutzen (z.B. Japanische Patentanmeldung Veröffentlichungs-Nr. 7-132400).
Diese Presse verwendet zwei Hebelmechanismen, sowohl um den Stempel
und das Ausgleichsgewicht zu bewegen, als auch um als Stellungs-Einstellmechanismus
zu dienen, um den Hub des Stempels zu variieren.
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Bei
dieser Presse sind jedoch beide Mechanismen über einen Koppler miteinander
verbunden, und es werden lange Lenkerelemente verwendet, die schwenkbar
an einem Gestell gehalten werden, so daß der Aufbau dieser Presse
kompliziert ist.
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Ein
Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, den Aufbau einer
Presse zu vereinfachen, die ein Ausgleichsgewicht hat und bei welcher
der Hub des Stempels einstellbar ist.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Dies
wird durch eine Kraftübertragung
gemäß Anspruch
1 erreicht. Die Rotation der Kurbelwelle wird auf beide erste Lenkerelemente über die Kopplung übertragen,
um die ersten Lenkerelemente zu beugen und zu strecken. Die Beuge-
und Streckbewegung der ersten Lenkerelemente wird auf beide zweite
Lenkerelemente übertragen,
und zwar über eines
der ersten Lenkerelemente um die zweiten Lenkerelemente zu beugen
und zu strecken. Dadurch werden Stempel und Ausgleichsgewicht, die mit
den zweiten Lenkerelementen verbunden sind, vertikal mit einer Phasendifferenz
von 180° durch
die Beuge- und Streckbewegung der zweiten Lenkerelemente hin- und
herbewegt. Dies führt
dazu, daß unausgewogene
Kräfte,
die von der Vertikalbewegung des Stempels und des Ausgleichsgewichts
herrühren,
aufgehoben werden.
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Wenn
die Höhenstellung
des zweiten Schiebers in vertikaler Richtung über den Einstellmechanismus
verändert
wird, wird der Beugewinkel der Lenkerelemente beider Mechanismen
verändert
und dadurch auch der Hub des Stempels. Wenn eines der ersten Lenkerelemente
nach vorne über
den Anlenkpunkt mit dem zweiten Lenkerelement hinaus verläuft, erübrigt sich
das Lenkerelement, das schwenkbar mit dem Gestell verbunden ist.
Damit erübrigt sich
auch das Gelenk für
das Lenkerelement und die Spange, wodurch der Aufbau vereinfacht
wird. Der Anlenkpunkt der beiden zweiten Lenkerelemente ist ein
schwimmender Anlenkpunkt, der nicht am Gestell angeordnet ist. In
einem Ausführungsbeispiel
können der
Stempel und das Ausgleichsgewicht am Gestell in horizontaler Richtung
fixiert angeordnet sein, und weiterhin können die zweiten Lenkerelemente schwenkbar
mit einem Stößel verbunden
sein, der vom Stempel ausgeht.
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In
einem weiteren Ausführungsbeispiel
umfaßt
der Einstellmechanismus: ein scheibenförmiges Drehelement, das am
Gestell so angeordnet ist, daß es
um eine in eine Richtung verlaufende Achse herum drehbar ist und
in dieser Richtung fixiert ist; und einen Drehmechanismus zum Drehen
des Drehelements. Wobei entweder der zweite Schieber oder das Drehelement
eine Bohrung mit Innengewinde aufweist und entsprechend entweder
der zweite Schieber oder das Drehelement einen Außengewindeabschnitt
aufweist, welcher in den entsprechenden Innengewindeabschnitt eingeschraubt
ist.
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Der
Abstand vom Anlenkpunkt der beiden ersten Lenkerelemente zum Anlenkpunkt
des einen der ersten Lenkerelemente und dem entsprechenden Schieber
kann gleich dem Abstand vom Anlenkpunkt der beiden ersten Lenkerelemente
zum Anlenkpunkt des anderen der ersten Lenkerelemente und dem Schieber
sein. Dadurch wird der Anlenkpunkt mit den beiden zweiten Lenkerelementen
horizontal hin- und herbewegt, und zwar gemeinsam mit der Beuge-
und Streckbewegung der beiden ersten Lenkerelemente, wobei der Anlenkpunkt
des einen der zweiten Lenkerelemente mit dem Schieber und der Anlenkpunkt des
anderen der zweiten Lenkerelemente mit dem Ausgleichsgewicht um
den gleichen Betrag in entgegengesetzter Richtung zueinander senkrecht
hin- und herbewegt werden und die Vertikalbewegungen des Stößels und
des Ausgleichsgewichts sicher ausbalanciert sind.
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In
einem weiteren Ausführungsbeispiel
umfaßt
die Kraftübertragung
weiterhin: ein Paar dritte Lenkerelemente, die schwenkbar miteinander
verbunden sind, so daß sie
abwinkelbar sind, von denen das eine schwenkbar mit dem ersten Schieber
und das andere schwenkbar mit dem zweiten Schieber verbunden ist;
ein Paar vierter Lenkerelemente, die schwenkbar miteinander verbunden
sind, so daß sie abwinkelbar
sind, von denen das eine schwenkbar mit dem Stempel und das andere
schwenkbar mit dem Ausgleichsgewicht verbunden ist. Jedes der dritten
Lenkerelemente kann sich dabei nach vorne über den Anlenkpunkt hinaus
erstrecken, an dem es mit dem vierten Lenkerelement schwenkbar verbunden
ist. Dadurch sind der Stößel und
das Ausgleichsgewicht mit dem Lenkermechanismus in zwei Stellungen
verbunden und stabilisieren die Bewegung des Stößels des Stempels und des Ausgleichsgewichts.
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Das
Gestell weist vorzugsweise einen Führungsbereich auf, um die Hin-
und Herbewegung des Ausgleichsgewichts in vertikaler Richtung zu
führen. Dies
sichert auch die Hin- und Herbewegung des Ausgleichsgewichts in
vertikaler Richtung und stabilisiert so die Vertikalbewegung des
Ausgleichsgewichts.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine teilweise freigeschnittene Vorderansicht eines Ausführungsbeispiels
der erfindungsgemäßen Presse.
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2 ist
eine vergrößerte Schnittansicht
der Kraftübertragung
und des Ausgleichsmechanismus der Presse aus 1.
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3 ist
eine vergrößerte Darstellung
des Schnitts 3-3 in 1.
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4 ist
eine vergrößerte Darstellung
des Schnitts 4-4 in 1.
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5 ist
eine vergrößerte Darstellung
des Schnitts 5-5 in 1.
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6 ist
eine vergrößerte Darstellung
des Schnitts 6-6 in 1.
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AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
DER ERFINDUNG
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Bezugnehmend
auf die 1–6 umfaßt die Presse 10 ein
Untergestell 12, das auf einem Unterkasten sitzt, und ein
Obergestell, welches auf dem Untergestell 12 sitzt. Eine
Kurbelwelle 16 wird im Obergestell 14 gehalten,
so daß sie
sich um eine horizontal verlaufende Achse drehen kann und die Rotation
eines Schwungrades 18 aufnimmt, das in 3 gezeigt
ist. Ein sogenannter Stempel 20 mit einer Abdeckung (cope)
ist an die unteren Enden eines Paares von Stößeln 22 montiert,
die sich durch den unteren Bereich des Obergestells 14 hindurch
erstrecken, so daß sie
sich vertikal bewegen.
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Beide
Stößel 22 verlaufen
parallel, jeweils von den beiden Endabschnitten des Stempels 20 ausgehend,
und werden über
die Kraftübertragung 30 vertikal
hin- und herbewegt, welche die Rotation der Kurbelwelle 16 in
eine vertikale Hin- und Herbewegung umsetzt. Dadurch wird der Stempel 20 vertikal
hin- und herbewegt.
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Die
Kraftübertragung 30 weist
auf: eine Kopplung 32, die mit der Kurbelwelle 16 verbunden ist;
ein Paar Schieber 34, die am Obergestell angeordnet sind,
so daß sie
sich vertikal hin- und
herbewegen, und schwenkbar mit der Kopplung 32 verbunden
sind, d.h. so, daß sie
Schwenkbewegungen ausführen
können;
ein Paar Lenkerelemente 36, die synchron zueinander gebeugt
und gestreckt werden und der Hin- und Herbewegung der Schieber folgen;
ein Paar Lenkerelemente 38, die jeweils einzeln den Lenkerelementen 36 zugeordnet
sind, um gebeugt und gestreckt zu werden, wobei sie der Beuge- und Streckbewegung
der entsprechenden Lenker 36 folgen; ein Paar Schieber 40,
die am Obergestell angeordnet sind, um die Lenker 36 vertikal
zu verstellen und die mit diesem schwenkbar verbunden sind; und ein
Einstellmechanismus 42 zum Einstellen der Stellung des
Schiebers 40 in vertikaler Richtung.
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Die
Kopplung 32 ist mit einem exzentrischen Abschnitt der Kurbelwelle 16 verbunden
und wird bei deren Rotation vertikal hin- und herbewegt. Die Schieber 34, 40 sind
in einem Führungsbereich 44 angeordnet,
der im Obergestell 14 ausgebildet ist, so daß sie Vertikalbewegungen
ausführen
können.
Beide Schieber 34 werden vertikal hin- und herbewegt und
folgen dabei der Hin- und Herbewegung der Kopplung 32.
Die Schieber 40 werden durch die Beuge- und Streckbewegung
der beiden Lenker 36 nicht vertikal hin- und herbewegt.
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Jeder
Lenker 36 ist mit einem Paar Lenkerelemente 36a, 36b versehen.
Die Lenkerelemente 36a, 36b jedes Lenkers sind
abwinkelbar über
ein Gelenk 46 im mittleren Abschnitt des Lenkerelementes 36a und
am oberen Endabschnitt des Lenkerelementes 36b miteinander
verbunden. Ein Lenkerelement 36a erstreckt sich weiter
nach unten über
den Gelenkverbindungspunkt der Lenkerelemente 36a, 36b hinaus
und ist an seinem unteren Lenkabschnitt schwenkbar mit dem Lenker 38 verbunden.
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Eines
der Lenkerelemente 36a der beiden Lenker 36 ist
schwenkbar mit der Kopplung 32 und dem Schieber 34 an
seinem oberen Endabschnitt über
ein gemeinsames Gelenk 48 verbunden. Das andere Lenkerelement 36b der
beiden Lenker 36 ist schwenkbar mit dem Schieber 40 an
seinem unteren Endabschnitt über
ein gemeinsames Gelenk 50 verbunden.
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Im
dargestellten Beispiel sind die Gelenke 46, 48, 50 so
angeordnet, daß ihre
Drehpunkte in einer Achse 52 (siehe 2) liegen,
die vertikal durch das Rotationszentrum der Kurbelwelle 16 verläuft, wobei
es nicht immer notwendig ist, die Gelenke 46, 48, 50 auf
diese Weise anzuordnen.
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Im
dargestellten Beispiel ist das Lenkerelement 36a des Lenkers 36 direkt
mit der Kopplung 32 und dem Schieber 34 verbunden.
Es ist jedoch möglich,
die Kopplung 32 und den Schieber 34 schwenkbar
miteinander zu verbinden und das Lenkerelement 36a des
Lenkers 36 entweder nur mit der Kopplung 32 oder
dem Schieber 34 zu verbinden.
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Jeder
Lenker 38 ist mit einem Paar Lenkerelemente 38a, 38b versehen.
Die Lenkerelemente 38a, 38b sind abwinkelbar miteinander
verbunden, und zwar am unteren Endabschnitt des Lenkerelements 38a und
am oberen Endabschnitt des Lenkerelements 38b über das
Gelenk 54.
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Beide
Lenkerelemente 38a sind an ihrem oberen Endabschnitt über ein
Gelenk 58 mit einem Ausgleichsgewicht 56 verbunden,
das am Obergestell 14 angeordnet ist, so daß es vertikal
bewegbar ist. Jedes der Lenkerelemente 38b ist schwenkbar
an seinem unteren Endabschnitt über
ein Gelenk 60 mit dem Stößel 22 verbunden.
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Jeder
Lenker 38 ist mit dem unteren Endabschnitt des Lenkerelements 36a des
entsprechenden Lenkers 36 am Gelenkverbindungspunkt über das
Gelenk 54 mit den beiden Lenkerelementen 38a, 38b verbunden.
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Das
Ausgleichsgewicht 56 ist in einem Führungsbereich 62 angeordnet,
der im Obergestell ausgebildet ist, so daß es vertikal beweglich ist
und oberhalb der Lenker 36, 38 und der Kurbelwelle 16 angeordnet
ist und dadurch die Unwuchtkräfte
ausgleicht, die der Vertikalbewegung des Stempels 20 zuzuordnen
sind.
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Der
Einstellmechanismus 42 umfasst folgendes: Ein Gabelstück 70,
welches über
das Gelenk 50 schwenkbar mit den beiden Lenkerelementen 36b und
den beiden Schiebern 40 verbunden ist; ein Außengewinde 72,
das nach unten vom Gabelstück 70 absteht;
ein Schneckenrad 74, das mit dem Außengewinde 72 verschraubt
ist; und eine Schnecke 76, die mit dem Schneckenrad 74 verzahnt
ist. Anstelle des Gabelstücks 70 kann
das Außengewinde 72 auch
schwenkbar mit den beiden Lenkerelementen 36b und den beiden
Schiebern 40 verbunden sein.
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Das
Außengewinde 72 ist
so mit dem Gabelstück 70 verbunden,
daß es
sich nicht um die Achse 52 drehen kann. Das Schneckenrad 74 wird
in Stützbereichen 78, 80 des
Obergestells 15 getragen, so daß es sich um die Achse 52 drehen
kann und nicht vertikal bewegt. Der Achsenabschnitt der Schnecke 76 verläuft drehbar
durch das Obergestell 14 und hat an einem Ende ein Ritzel 82 (siehe 5).
Das Ritzel 82 wird über
einen nicht dargestellten Rotationsmechanismus angetrieben, zum
Beispiel durch einen Elektromotor.
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Bei
Drehung des Ritzels 82 werden die Schnecke 76 und
das mit der Schnecke 76 verzahnte Schneckenrad 74 gedreht,
das in das Schneckenrad 74 eingeschraubte Außengewinde 72 wird
nach oben oder unten bewegt und schließlich wird der Schieber 40 nach
oben oder unten bewegt.
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In
der Presse 10 werden die Schieber 34 in gleicher
Richtung mit der vertikalen Hin- und Herbewegung der Kopplung 32 hin- und herbewegt, und zwar
der Drehung der Kurbelwelle 16 folgend. Der Schieber 40 wird
jedoch nicht bewegt, es sei denn, das Schneckenrad 74 wird
verdreht.
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Davon
ausgehend dient das Gelenk 48 als beweglicher seitlicher
Stützpunkt
des Lenkers 36. Und das Gelenk 50 dient als fixierter
seitlicher Stützpunkt
des Lenkers 36. Ferner, da die Lenkerelemente 38a und 38b jeweils
mit dem Ausgleichsgewicht 56 und dem Stößel 22 verbunden sind,
dienen die Gelenke 58, 60 zusammen mit dem Gelenk 54 als schwimmende
Stützpunkte,
die nicht am Gestell 14 gehalten werden.
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Die
Gelenke 46, 48, 50, 54, 58 und 60 verlaufen
horizontal parallel zur Drehachse der Kurbelwelle 16. Daher
ist jedoch jede Schwenkbewegung der Elemente, die untereinander über jedes
der Gelenke miteinander verbunden sind oder der Elemente, die durch
ein Gelenk gehalten werden, eine Bewegung um eine horizontale Achse.
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Wenn
die Drehung des Schwungrades 18 auf die Kurbelwelle 16 übertragen
wird, wird die Kopplung 32 und der Schieber 34 mit
Rotation der Kurbelwelle vertikal hin- und herbewegt, so daß die beiden
Lenker 36 synchron gebeugt und gestreckt werden. Dadurch
werden die Lenker 38 synchron gebeugt, wodurch wiederum
der Stempel 20 und das Ausgleichgewicht 56 synchron
in entgegengesetzte Richtungen hin- und herbewegt werden.
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Die
Achse des Gelenks 46 verläuft in der Mitte zwischen den
Achsen der Gelenke 48, 54 an den beiden Enden
der Lenkerelemente 36a, und die Entfernung von der Achse
des Gelenks 46 zur Achse des Gelenks 48 ist die
gleiche wie die Entfernung zwischen den Achsen der Gelenke 46, 50 an
beiden Enden des Lenkerelements 36b. Daraus folgt, daß bei einer
Hin- und Herbewegung des Schiebers 34 das Gelenk 54 horizontal
hin- und herbewegt wird und die Gelenke 48, 60,
die in den Lenkerelementen 38a, 38b angeordnet
sind, welche über
das Gelenk 54 verbunden sind, werden synchron um den gleichen
Betrag in entgegengesetzte Richtungen zueinander nach oben und unten
hin- und herbewegt. Dadurch werden der Stempel 20 und das
Ausgleichsgewicht 56 simultan in entgegengesetzte Richtungen um
den gleichen Betrag nach oben und unten zueinander hin- und herbewegt,
wodurch die Vertikalbewegung des Stempels 20 und des Ausgleichsgewichts 56 ausbalanciert
werden.
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Die
Hin- und Herbewegung des Stempels 20 ist auf die vertikale
Richtung beschränkt,
da die Hin- und Herbewegung der Stempel 22 durch das Gestell 14 auf
die vertikale Richtung beschränkt
ist. Die Hin- und Herbewegung des Ausgleichsgewichts 56 ist über den
Führungsabschnitt 62 auf
die vertikale Hin- und Herbewegung beschränkt.
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Infolgedessen
wird, obwohl die Gelenke 54, 58, 60 schwimmende
Verbindungspunkte sind, die nicht im Gestell 14 gehalten
werden, ein horizontaler Versatz des Stempels 20 und des
Ausgleichsgewichts 56 sicher unterbunden, eine horizontale Schwingung
der Presse, die auf die Hin- und Herbewegung des Stempels 20 und
des Ausgleichsgewichts 56 zurückzuführen wäre, wird unterbunden, und die
vertikale Bewegung des Stempels 20 und des Ausgleichsgewichts 56 wird
stabilisiert.
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Die
Hin- und Herbewegung des Schiebers 34 ist durch die Führungsabschnitte 44 auf
die vertikale Richtung beschränkt.
Infolgedessen ist die Beuge- und Streckbewegung der beiden Lenker 36, 38 in korrekter
Weise synchronisiert, was horizontale Schwingungen des Stempels 20 und
des Ausgleichsgewichts 56 sicher unterbindet.
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Unabhängig von
der Drehung der Kurbelwelle 16, wird beim Bewegen des Schiebers 40 durch den
Einstellmechanismus 42 nach oben der Beugewinkel jedes
Lenkers 36 kleiner, wodurch der Beugewinkel jedes Lenkers 38 größer wird,
so daß der Schlitten 20 nach
unten bewegt wird. Auf der anderen Seite wird beim Verstellen des
Schiebers 40 nach unten, der Beugewinkel jedes Lenkers 36 größer und dadurch
der Beugewinkel jedes Lenkers 38 kleiner und der Schlitten
wird nach oben bewegt.
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Wenn
der Schieber 40 nach oben oder unten bewegt wird, wird
die Stellung des Schiebers 34 in vertikaler Richtung nicht
verändert
und daher der Beugewinkel des Lenkers 36 variiert. Jedoch
wird der Beuge- und Streckumfang in vertikaler Richtung nicht verschoben.
Infolgedessen kann über
eine Drehung des Ritzels 82 die Stellung des unteren Totpunkts und
der Hub des Stempels 20 eingestellt werden.
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Die
Stellung des unteren Totpunkts des Stempels 20 kann über einen
Näherungssensor
erfaßt
werden, der den erfaßten
Wert mit einem vorbestimmten Referenzwert vergleicht und das Ritzel 82 so
dreht, daß der
erfaßte
Wert dem Referenzwert entspricht. Der Hub des Stempels 20 kann
durch vorherige Drehung des Ritzels 82 um einen bestimmten Betrag
eingestellt werden.
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Bei
Verwendung des oben genannten Einstellmechanismus 42 ist
die Bewegung des Schiebers 40 im Vergleich zur Drehung
der Schnecke 76 sehr klein, so daß sowohl die Stellung des unteren Totpunktes
als auch der Hub exakt und akkurat einstellbar sind. Es ist jedoch
auch möglich,
einen anderen Einstellmechanismus zu verwenden.
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Wenn
vier Lenker 36, 38 wie oben angegeben verwendet
werden, wird die Hin- und Herbewegung des Stempels und des Ausgleichsgewichts 56 stabilisiert.
Die Hin- und Herbewegung des Stempels 20 und die des Ausgleichsgewichts 56 werden
insbesondere dadurch stabilisiert, daß die beiden Lenker 36 symmetrisch
zur Achse 52 angeordnet sind, die Lenker 38 zu
beiden Seiten der Lenker 36 und symmetrisch zur Achse 52 angeordnet
sind, das Ausgleichsgewicht 56 über der Kurbelwelle 16 und
den Lenkern 36, 38 symmetrisch zur Achse 52 angeordnet
ist, und die Unterseiten der beiden horizontalen Endabschnitte des
Ausgleichsgewichts mit den Lenkern verbunden sind.
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Um
die Hin- und Herbewegung des Stempels 20 und des Ausgleichsgewichts 56 weiter
zu stabilisieren, ist es insbesondere anzustreben, jeweils eines
der Lenkerelemente 36a, 36b, 38a, 38b und
das andere der Lenkerelemente 36a, 36b, 38a, 38b symmetrisch
zur Achse 52 anzuordnen, und das Ausgleichsgewicht 56 symmetrisch
zur Achse 52 anzuordnen. Es ist jedoch beispielsweise möglich, jeweils nur
einen Satz Lenker 36, 38 zu verwenden.
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Die
vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben genannten Ausführungsbeispiele
beschränkt. Die
vorliegende Erfindung kann in unterschiedlicher Weise modifiziert
werden ohne den Bereich der anhängenden
Ansprüche
zu verlassen.