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Die Erfindung betrifft eine Presse mit einem in der
Seitenansicht C-förmigen Rahmen, bei dem eine Unterform auf einem
Bett eines unteren Schenkelbereichs des Rahmens befestigt
ist, ein Schlitten und ein Antriebssystem zum Antreiben des
Schlittens an dessen oberen Schenkelbereich angebracht sind
und wenigstens ein Verstärkungsglied fest an jedem
Seitenrahmen angebracht ist und die beiden Seiten des Rahmens in
wenigstens einer Position so ausbildet, dass die Verformung
der offenen Seite des Rahmens unterdrückt wird.
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Eine Presse der vorbeschriebenen Art ist aus der
Druckschrift JP-Y2 62-13759 bekannt.
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Ein Beispiel für derartige Pressen nach dem Stand der
Technik zeigt Figur 1. Ein Rahmen 2 der Presse 1 ist in der
Seitenansicht C-förmig ausgebildet und im unteren
Schenkelbereich mit einem Bett 4 versehen, während im oberen
Schenkelbereich ein Schlitten 5 sowie eine Antriebsvorrichtung zum
Antreiben des Schlittens 5 angebracht sind. Hierbei ist die
Anordnung so gewählt, dass beim Niederfahren des Schlittens
5 durch Drehung der Hauptspindel ein zu stanzendes Werkstück
(nicht dargestellt) auf einem unteren Werkzeug 7, das auf
dem Bett 4 in einer Einspannplatte 4a angeordnet ist, von
einem fest am Schlitten 5 montierten oberen Stempel 5
gestanzt wird. In Figur 1 bezeichnen die Bezugsziffern 3 eine
vordere Seitenplatte des Rahmens und 8 einen Seitenrahmen.
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Bei der vorbeschriebenen Presse nach dem Stand der Technik
ist zur Unterdrückung bzw. Reduzierung von
Rahmenschwingungen bzw. Betriebsgeräuschen (1) ein schwingungsdämpfendes
Material auf die Rahmenoberfläche aufgebracht bzw. (2) zur
Geräuschdämpfung das gesamte Pressenaggregat mit einem
Kasten verkleidet (siehe den Artikel "Beispiele für Massnahmen
zur Geräuschdämpfung bei Pressen" (Examples of Measures for
Controlling Noise Generated by Press Machines), Seite 141,
der im Rahmen einer Vortragsreihe anlässlich eines
Technischen Symposiums im September 1989 von der Japanese Noise
Control Engineering Society (Japanischer Fachverband für
Geräuschdämpfungstechnik) vorgestellt wurde).
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Als weitere Alternative ist wie aus Eigur 2 und 3
ersichtlich (3) eine einzelne L-förmige Verstärkungsplatte 9 auf
der inneren Oberfläche eines jeden der Seitenrahmen 8
angeordnet.
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Da in dem Fall nach dem Stand der Technik, wo wie vorstehend
unter (1) erwähnt ein schwingungsdämpfendes Material auf die
Rahmenoberfläche aufgebracht ist, die erforderliche Dicke
dieses Materials mindestens gleich der Rahmendicke oder
darüber sein muss, kommt beispielsweise bei einer Rahmendicke
von 22 mm eine Gesamtdicke aus Rahmen plus
Schwingungsdämpfmaterial von ca. 50 mm zustande, was zu einer Erhöhung des
Gesamtgewichts der Presse und damit zu Nachteilen
hinsichtlich Kosten und praktischer Einsatzmöglichkeit führt.
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Ist weiter wie unter (2) dargestellt das gesamte
Pressenaggregat mit einem Kasten verkleidet, so ergeben sich Probleme
hinsichtlich der Pressenbedienung, der Kosten sowie des
Arbeitsplatzbedarfs im Werk.
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Was schliesslich noch die Alternative (3) anbetrifft, bei
der ein plattenförmiges Element fest auf jedem der
Seitenrahmen 8 zur Verstärkung desselben angebracht ist, muss
festgestellt werden, dass der Verstärkungseffekt, der ein
Ausbauchen bzw. Verformen der Öffnung zwischen den oberen
und unteren Schenkeln des Rahmens verhindern soll, sich als
äusserst beschränkt erwiesen hat. Weiter ist dieses
Verstärkungsglied 9 so auf dem Seitenrahmen angeordnet, dass es vom
oberen Schenkelbereich aus nach oben verläuft, doch ist
dieser Bereich einer nur geringen Belastung ausgesetzt, so dass
die Wirkung des Glieds als verstärkendes Element gering war.
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Angesichts dieser beim Stand der Technik gegebenen Umstände
besteht die Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung in der
Schaffung einer Presse, die zur Verbesserung der
Produktqualität wirksam verstärkt ist, ohne dass hierzu irgendwelche
Spezialvorrichtungen an deren Aussenseite vorgesehen oder
das Gewicht des Pressenaggregats zu stark erhöht werden
müssten, und die in der Lage ist, den im Pressenbetrieb
anfallenden Geräuschpegel merklich zu reduzieren.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Erfindung dadurch
gekennzeichnet, dass das Verstärkungsglied im wesentlichen
dieselbe
Form wie eine im wesentlichen umgekehrt-trapezförmige
Durchgangsöffnung im rückwärtigen oberen Bereich jedes
Seitenrahmens sowie dieselbe Dicke wie dieser aufweist und an
der oberen Seitenfläche des oberen Schenkelbereichs jedes
Seitenrahmens befestigt ist.
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Wird in einer Presse 1 wie in Figur 1 aufgezeigt ein
Schlitten 5 durch Drehung einer Hauptspindel nach unten gefahren,
damit von einem fest am Schlitten 5 sitzenden oberen
Werkzeug (Stempel) 6 ein nicht dargestelltes Werkstück auf einem
unteren Werkzeug, das in einer Einspannplatte 4a auf dem
Bett 4 angeordnet ist, eirier Stanzbearbeitung unterzogen
wird, der Rahmen 2 der Presse 2 einem Scherwiderstand des
Werkstücks ausgesetzt, so dass eine hohe Kraft auf den
Rahmen 2 einwirkt mit der Tendenz, die zwischen den oberen und
unteren Rahmenschenkeln gebildete Öffnung zu verformen. Es
bilden sich Risse im Werktück, das sodann plötzlich zu Bruch
geht. Durch dieses Brechen wird die dem Werkstück
beaufschlagte Last unter Erzeugung von Stoss frei, der sich über
die gesamte Presse ausbreitet und damit zu Geräusch- und
Schwingungsbildung führt.
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Bei Beaufschlagung des Rahmens 2 mit der die zwischen den
Rahmenschenkeln bestehende Öffnung verformenden Kraft tritt
weiterhin ein Versatz zwischen dem oberen Werkzeug 6 und dem
unteren Werkzeug 7 auf, was sich nachteilig auf die
Fertigungsgenauigkeit und Qualltät des Produkts auswirkt.
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Figur 4 ist ein Kurvenbild, welches das Verhältnis zwischen
Presskraft und Geräusch (Brechgeräusch) aufzeigt. Wie aus
dieser Darstellung hervorgeht, wird der Geräuschpegel umso
niedriger, je niedriger die Presskraft ist, d.h. je geringer
der Grad der Verformung bzw. Ausbauchung der Öffnung des
Rahmens 2, wenn die Presse dem Scherwiderstand des
Werkstücks ausgesetzt wird.
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Bei dem C-förmigen Rahmen ist der Grad der Verformung
innerhalb der Ausnehmung des oberen Schenkelbereichs am grössten.
Wird also zur Ausschaltung der Ausnehmung eine
Verstärkungsplatte fest an diesem oberen Schenkelbereich angebracht, so
wird dieses Ausmass der Verformung oder Ausbauchung des
Rahmens 2 und damit auch die Stärke des Brechgeräuschs
verringert.
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Als weitere Massnahme zur Reduzierung des
Brechgeräuschpegels wird erwogen, die geräuschbildenden Bereiche zu
beseitigen. Versuchsergebnisse zeigen, dass das vom rückwärtigen
oberen Bereich der Seitenrahmen erzeugte Geräusch 20 % des
gesamten Geräuschaufkommens des Pressenaggregats ausmacht
und dieser Bereich die hauptsächliche Geräuschquelle
darstellt. Damit lässt sich das Brechgeräusch durch Beseitigung
dieses Bereichs reduzieren.
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Aus den vorstehenden Ausführungen ergibt sich, dass bei
Unterdrückung der Verformung bzw. Ausbauchung der
Pressenrahmenöffnung der Geräuschpegel gesenkt und die
Fertigungsgenauigkeit der Produkte erhöht werden kann.
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Der vorliegenden Erfindung liegt diese Fesüstellung und
Erkenntnis zugrunde.
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Erfindungsgemäss wird eine Presse geschaffen, die dadurch
gekennzeichnet ist, dass das Verstärkungsglied im
wesentlichen dieselbe Form wie eine im wesentlichen
umgekehrt-trapezförmige Durchgangsöffnung im rückwärtigen oberen Bereich
jedes Seitenrahmens sowie dieselbe Dicke wie dieser aufweist
und an der oberen Seitenfläche des oberen Schenkelbereichs
jedes Seitenrahmens befestigt ist.
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Als weiteres Verstärkungsglied kann eine L-förmige Platte
eingesetzt werden, die der Form eines Bereichs entspricht,
der sich vom vorderen Ende des unteren Schenkelbereichs zum
oberen Bereich der am weitesten innenliegenden senkrechten
Wand der Ausnehmung erstreckt, wobei wenigstens zwei Stück
Verstärkungsglieder übereinander angeordnet und fest an den
Bereich der inneren Oberfläche jedes Seitenrahmens
angebracht sind.
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Schliesslich kann ein noch weiteres Verstärkungsglied die
Form einer im wesentlichen rechteckigen Platte aufweisen und
mit Hilfe von Schrauben oder Lochschweissen an der inneren
Oberfläche jedes der Seitenrahmen in verschiedenen
Positionen befestigt sein.
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Die vorliegende Erfindung mit den vorbeschriebenen
Merkmalen bietet folgende Vorteile:
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Die Presse ist wirksam verstärkt dergestalt, dass die
Fertigungsgenauigkeit und Qualität der Produkte verbessert wird,
ohne dass hierzu irgendwelche Spezialvorrichtungen an deren
Aussenseite vorgesehen oder das Gewicht des Pressenaggregats
zu stark erhöht werden müssten, und die in der Lage ist, den
im Pressenbetrieb anfallenden Geräuschpegel merklich zu
reduzieren.
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Da kurz gesagt jeder der Seitenrahmen mit mindestens einem
Plattenglied in wenigstens einer geeigneten Position
verstärkt ist, wird die beim Pressenbetrieb verursachte
Verformung des Rahmens bzw. Ausbauchung der Öffnung zwischen den
oberen und unteren Rahmenschenkeln sowie damit die
Schwingung und hierdurch bedingte Geräuschbildung reduziert und
darüberhinaus die Fertigungsgenauigkeit der Produkte
verbessert.
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Diese und weitere Aufgaben, Ausgestaltungen und Vorteile der
vorliegenden Erfindung ergeben sich für den Fachmann aus der
nachfolgenden Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen,
in denen bevorzugte Ausführungsformen mit den Grundgedanken
der Erfindung lediglich als Beispiel aufgezeigt sind.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Es bedeuten:
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Figur 1 eine schematische Gesamt-Perspektivansicht einer in
der Seitenschnittansicht -förmigen Presse nach dem Stand
der Technik;
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Figur 2 eine schematische Seitenansicht, die das Beispiel
einer Verstärkung eines Seitenrahmens nach dem Stand der
Technik zeigt;
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Figur 3 eine Schnittansicht auf Linie III-III in Figur 2;
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Figur 4 ein Kurvenbild, welches das Verhältnis zwischen
Presskraft und Geräusch ausweist;
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Figur 5, 6 und 7 schematische Innenseitenansichten einer
ersten, zweiten bzw. dritten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung;
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Figur 8 eine Schnittansicht auf Linie VIII-VIII in Figur 7;
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Figur 9A und 9B Draufsichlen auf die in der Ausführungsform
nach Figur 7 eingesetzten Verstärkungsglieder;
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Figur 10 und 11 schematische Innenseitenansichten einer
vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sowie
einer Abwandlung derselben;
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Figur 12 und 13 Teilschnittansichten zweier in den
Ausführungsformen nach Figur 10 und 11 eingesetzter
Verstärkungsglieder, die fest an den Seitenrahmen angebracht sind; und
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Figur 14 ein Diagramm, aus dem die Ergebnisse von
hinsichtlich der Ausführungsformen nach Figur 10 und 11
durchgeführten Schwingungsdämpfversuohen ersichtlich sind.
EINZELBESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Es folgt eine Einzelbeschreibung der vorliegenden Erfindung
mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen (Figur 5 bis 14).
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Beschrieben sei zunächst die erste Ausführungsform mit Bezug
auf Figur 5, wobei zu bemerken ist, dass gleiche Bauteile
wie im Beispiel des Stands der Technik nach Figur 1
eingesetzt mit jeweils gleichen Bezugsziffern bezeichnet sind und
dass von einer näheren Beschreibung dieser Teile abgesehen
wird.
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Der linke und der rechte Seitenrahmen 10 einer Presse 1
weist jeweils eine im wesentlichen umgekehrt-trapezförmige
Durchgangsöffnung 11 in seinem rückwärtigen oberen Bereich
auf. Weiter ist jeder Seitenrahmen 10 mit einem
Ausnehmungsbereich 12 an der Vorderseite des oberen Schenkelbereichs
versehen. Eine einzelne Verstärkungsplatte 13 von die Seite
des Ausnehmungsbereichs abschliessender Form, beispielsweise
eine im wesentlichen umgekehrt-trapezförmige Platte, ist auf
den Ausnehmungsbereich 12 aufgeschweisst. Als
Verstärkungsplatte 13 wird das zur Ausbildung der Durchgangsöffnung 11
aus dem Seitenrahmen 10 herausgeschnitte Materialstück ohne
weitere Verarbeitung benutzt.
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Durch die vorbeschriebene konstruktive Massnahme wird die
Querschnittsfläche des rückwärtigen oberen Bereichs des
Seitenrahmens 10, der hauptverantwortlich für die
Schwingungsund Geräuschbbildung ist, verringert mit dem Ergebnis, dass
die in diesem Abschnitt erzeugten Schwingungen und Geräusche
reduziert werden. Weiter wird der einer hohen Belastung
ausgesetzte Abschnitt der Ausnehmung 12 oberhalb des oberen
Schenkelbereichs durch die Verstärkungsplatte 13 verstärkt
dergestalt, dass die Ausbauchung der Öffnung zwischen den
oberen und unteren Schenkeln der Seitenrahmen 10 gegenüber
dem Beispiel nach dem Stand der Technik um ca. 10 %
verringert wird, was im weiteren zu einer Reduzierung des
Brechgeräuschs führt.
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Es folgt eine Beschreibung der zweiten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung mit Bezug auf Figur 6:
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Eine senkrecht verlaufende streifenförmige Platte 14 ist
fest an jedem der die beiden Seitenwände eines
Pressenrahmens bildenden linken und rechten Seitenrahmen 10 entlang
der Hinterkante der inneren Oberflächen derselben
angebracht.
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Bei einer gegebenen Länge L, Höhe H und Dicke T des
Seitenrahmens 10 liegt die Breite W der Verstärkungsplatte 14 bei
0.08L (W = 0.08L) und deren Dicke t (d.h. die Abmessung der
Platte 14 im rechten Winkel zum Seitenrahmen 10) bei 1.5T
(t = 1.5T) . Weiter beträgt die Höhe h&sub1; der
Verstärkungsplatte 14 an ihrem oberen Ende 0.77H (h&sub1; = 0.77H) und die Länge
h&sub2; der Platte 14 in ihrer Höhenrichtung 0.48H (h&sub2; = 0.48H).
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Im Rahmen der vorgenannten Abmessungen ergibt sich somit L =
1250 mm, T = 55 mm, H = 2210 mm, h&sub1; = 1702 mm, h&sub2; = 1061 mm.
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Mit dieser konstruktiven Gestaltung wurde die Verformung des
Rahmens in Querrichtung gegenüber dem Beispiel nach dem
Stand der Technik um ca. 10 % reduziert.
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Die Beschreibung der dritten Ausführungsforn der
vorliegenden Erfindung erfolgt mit Bezug auf die Figuren 7 bis 98.
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Ein L-förmiges Verstärkungsglied 15 ist fest an der inneren
Oberfläche eines jeden Seitenrahmens 10 50 angebracht, dass
es sich vom vorderen Ende des unteren Schenkelbereichs 10a
des C-förmigen Teils bis zur Oberseite eines
Pressenarbeitsbereichs 10b mit einer Höhe λ, die der Höhe der am weitesten
innenliegenden senkrechten Wand der Ausnehmung entspricht,
erstreckt.
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Dieses Verstärkungsglied 15 besteht aus einem ersten Element
16a und einem zweiten Element 16b, wobei die beiden Elemente
bzw. Stücke übereinander angeordnet und dauerhaft in zwei
Lagen befestigt sind.
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Diese Verstärkungselemente 16a und 16b sind wie in Figur 9A
bzw. 9B dargestellt ausgebildet. Bei einer gegebenen Höhe λ
des Pressenarbeitsbereichs des Seitenrahmens 10 sind die
Breiten W&sub1; und W&sub2; der Verstärkungselemente 16a und 16b
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W&sub1; = 1/2 λ, W&sub2; = 1/3 λ
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Das Verhältnis der Dicke t&sub1; des Verstärkungselements 16a zur
Dicke t&sub2; des Verstärkungselements 16b beträgt
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t&sub1; : t&sub1; = 1 : 2.2
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So sind beispielsweise für die effektiven Abmessungen der
Verstärkungselemente 16a und 16b zu nennen: λ = 450 mm, W&sub1; =
225 mm, W&sub2; = 150, t&sub1;= 32 mm und t&sub2; = 70 mm.
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Bei dieser Ausführungsform wird der Rahmen gegen die ihm
beaufschlagte Belastung, welche die Tendenz hat, den Rahmen
auszubauchen, durch erste und zweite Verstärkungselemente
16a und 16b verstärkt.
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Schliesslich folgt noch die Beschreibung der vierten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und einer Abwandlung
derselben mit Bezug auf Figur 10 bis 14:
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Die Figuren 10 und 11 zeigen jeweils nur einen der
Seitenrahmen. Ein Plattenglied 18 (bzw. Plattenglieder 18) von im
wesentlichen rechteckiger Form ist (sind) fest an der
inneren Oberfläche des in der Seitenansicht C-förmigen
Seitenrahmens 10 angebracht.
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Es gibt zwei Formen der Anordnung des Plattenglieds (der
Plattenglieder) 18. In dem einen Beispiel gemäss Figur 10
sind eine Anzahl von Plattengliedern 18, die jeweils eine
kleine Fläche aufweisen, an den Seitenrahmen in
verschiedenen Positionen befestigt, während bei dem anderen Beispiel
nach Figur 11 ein einzelnes grossflächiges Plattenglied 18
so am Seitenrahmen 10 angebracht ist, dass seine längere
Seite senkrecht verläuft. Weiter sind ein einzelnes
Plattenglied 18, dessen Dicke ungefähr ein Zehntel der Dicke des
Seitenrahmens 10 ausmacht, bzw. eine Anzahl separater
Plattenglieder 18 einlagig am Seitenrahmen 10 befestigt.
Wahlweise können wie aus Figur 12 und 13 ersichtlich eine Anzahl
übereinander angeordneter und gleich dicker Plattenglieder
18 ein- oder mehrstückig am Seitenrahmen 10 befestigt sein.
Was die Befestigung als solche anbetrifft, 50 werden die
übereinander angeordneten Plattenglieder 18 mit Schrauben 19
in verschiedenen Positionen am Seitenrahmen 10 befestigt,
wie dies die Figur 12 zeigt, oder durch Lochschweissung 20
an verschiedenen Stellen wie aus Figur 13 ersichtlich mit
dem Seitenrahmen 10 verbunden. Es genügt, wenn die
Gesamtfläche der Schrauben oder Lochschweissnähte ca. 5 bis 6 %
der Fläche des Plattenglieds (der Plattenglieder) 18
ausmacht.
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Werden bei der vorbeschriebenen Ausführungsform Schwingungen
in den Seitenrahmen 10 eingeleitet, 50 schwingt dieser
Rahmen 10 zusammen mit dem (den) an ihm befestigten
Plattenglied (Plattengliedern) 18. Da der Seitenrahmen 10 und das
Plattenglied (die Plattenglieder) unterschiedliche
Resonanzfrequenzen aufweisen und die Teile 10 und 18 in
verschiedenen Positionen befestigt sind und in den übrigen Bereichen
lediglich in Kontakt miteinander gehalten werden, führen die
Schwingungen dazu, dass die Teile 10 und 18 innerhalb dieser
Kontaktbereiche gegeneinander schlagen oder miteinander
reiben. Die resultierende Schlag- oder Reibenergie erzeugt
einen schwingungsdämpfenden Effekt, so dass die vorerwähnte
Schwingugnsenergie aufgezehrt und damit die Schwingung
unterdrückt wird.
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Die hinsichtlich des Schwingungsdämpfungsgrades erzielten
Versuchsergebniss sind in Figur 14 wiedergegeben. In dieser
Zeichnung bedeuten der Buchstabe "a" die nur beim Einsatz
von 14 mm dicken Seitenrahmen, die schwarzen Punkte die bei
Befestigung von Plattengliedern an jedem Seitenrahmen durch
Plattengliedern an jedem der Seitenrahmen mittels Schrauben
und die X-Marken die bei Verwendung von Dämpfungsmaterialien
nach dem Stand der Technik erzielten Ergebnisse.
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Dieses Diagramm zeigt, dass mit der erfindungsgemässen
Ausführungsform praktisch die gleiche Schwingungsdämpfwirkung
erreicht werden konnte wie bei Einsatz von
Schwingungsdämpfmaterial nach dem Stand der Technik.
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Die vorstehende Beschreibung dient lediglich dazu, ein
besseres Verständnis der bevorzugten Ausführungsformen der
vorliegenden Erfindung zu vermitteln und es ist der
Schutzumfang der Erfindung nicht auf diese speziellen
Ausführungsformen beschränkt. Für jeden auf diesem Erfindungsgebiet
tätigen Fachmann ist es selbstverständlich, dass viele
Änderungen und Abwandlungen möglich sind, ohne dass der Umfang
der Erfindung verlassen wird.