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Mechanische Presse, insbesondere Kurbelziehpresse Die Erfindung bezieht
sich auf mechanische Pressen, insbesondere Kurbelziehpressen mit mehreren Arbeitsgeschwindigkeiten.
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Bei mechanischen Pressen ist die Umlaufgeschwindigkeit bzw. die Anzahl
der Aufundniedergänge des Pressenstößels in der Minute und damit die Ausbringleistung
der Presse durch die größte zulässige Verformungsgeschwindigkeit des zu verarbeitenden
Werkstoffes bestimmt. Weiter ist zu berücksichtigen, daß bei Kurbelziehpressen der
Geschwindigkeitsverlauf der Stößelbewegung während des Arbeitsvorganges sich verändert
und in der Regel im Augenblick des Ziehbeginns am größten ist. Mit Rücksicht auf
eine weitestgehende Ausnutzung der Ziehfähigkeit des zu verarbeitenden Werkstoffes
ist eine möglichst geringe Auftreffgeschwindigkeit bzw. Anfangsziehgeschwindigkeit
erwünscht. Andererseits ist man bestrebt, um wirtschaftlich zu fertigen, die Arbeitsgeschwindigkeit
der Presse möglichst hoch zu halten.
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Es sind schon Einrichtungen vorgeschlagen worden, die in beschränktem
Umfang das Arbeiten mit zwei Geschwindigkeiten ermöglichen, wobei mittels eines
Hebelgetriebes (sogenannte Schleppkurbel) der Niedergang, das ist der Arbeitsgang,
und der Hochgang als Leergang des Pressenstößels in verschiedener, jedoch einer
jeweils bestimmten Geschwindigkeit erfolgt. Dasselbe läßt sich auch erreichen mit
zwei getrennten, mit verschiedenen Geschwindigkeiten umlaufenden Antrieben, die
jeweils durch Kupplungen beliebig zu- und abgeschaltet werden können. Auch diese
Antriebsart ließ bis jetzt nur eine bestimmte unveränderliche Arbeits- und Leergangsgeschwindigkeit
zu. Bei diesen Antriebseinrichtungen wird die Arbeitsleistung einem Schwungrad entnommen,
das von
einem Motor mit einer bestimmten Drehzahl angetrieben wird,
so daß die Arbeitsgeschwindigkeit festliegt und nicht beliebig geändert werden kann.
Um die Arbeitsgeschwindigkeit den jeweiligen Erfordernissen anzupassen, wurde bereits
vorgeschlagen, an Stelle des obigen Schwungradantriebes einen schwungradlosen Antrieb
mittels eines Gleichstromregelmotors vorzusehen. Diese Einrichtungen scheiterten
jedoch an den hierbei auftretenden großen Stromspitzen.
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Durch die Verwendung eines Leonard-Antriebes kann der obige Mißstand
beseitigt werden, verlangt jedoch infolge des Fehlens eines Schwungrades auf der
Antriebswelle derartig große Antriebsmotoren, daß die Wirtschaftlichkeit der Maschinen
in Frage gestellt wird.
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Die Aufgabe der Erfindung liegt darin, bei Schwungradmaschinen sowohl
die Leerganggeschwindigkeit als auch die Arbeitsgeschwindigkeit in weiten Grenzen
veränderlich zu machen.
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Das Wesen der Erfindung besteht in der Anordnung einer stufenlos regelbaren
Antriebseinrichtung für die innerhalb eines Arbeitsspieles zu durchfahrenden Leergangwege
sowie eines ebenfalls stufenlos regelbaren Schwungradantriebes zum Durchfahren der
Arbeitswege. Beispielsweise wird dabei für die Leergangantriebseinrichtung ein Leonard-Antriebsmotor
mit Leonard-Umformeraggregat und für den Schwungradantrieb ein Gleichstromnebenschlußmotor
mit Widerstandsregelung vorgeschlagen.
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Beide Antriebseinrichtungen stehen durch eine Kupplung miteinander
in Verbindung, welche durch eine drehzahlabhängige Steuerung automatisch zu-und
abgeschaltet wird.
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Die Erfindung ist bei einfach und mehrfach wirkenden Kurbelziehpressen
mit Schwungradantrieb anwendbar. Bei mehrfach wirkenden Ziehpressen ist es bereits
bekannt, für die verschiedenen Pressenstößel, z. B. den Blechhalterstößel und den
Ziehstößel, verschiedene Arbeitsgeschwindigkeiten, und zwar mittels der obengenännten
gemeinsamen oder getrennten Antriebe für Blechhalter und Ziehstößel vorzusehen,
jedoch wird dann bei diesen vorgenannten Pressenantrieben im Gegensatz zur Erfindung
jeder Stößel mit einer konstanten Gesch-windigkeit angetrieben.
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Die Zeichnung zeigt die Anwendung des neuen Antriebes für eine einfach
und eine zweifach wirkende Kurbelziehpresse, und zwar in.
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Fig. i das Antriebsschema einer einfach wirkenden Kurbelziehpresse,
Fig. 2 das Geschwindigkeitsschaubild des Pressenstößels einer einfach wirkenden
Kurbelziehpresse, Fig. 3 das Antriebsschema einer doppelt wirkenden Kurbelziehpresse,
Fig.4 das Geschwindigkeitsschaubild des Blechhalters und Ziehstößels einer doppelt
wirkenden Kurbelziehpresse, Fig. 5 das Leistungsdiagramm und Regelbereiche der beiden
Antriebseinrichtungen, Fig. 6 die, Schaltung der elektrischen Antriebseinrichtungen.
Gemäß Fig. i, welche das Antriebsschema einer einfach wirkenden Kurbelziehpresse
darstellt, ist i der Pressenstößel, welcher mittels der Kurbelwelle 2 über die Pleuelstange
3 auf und nieder bewegt wird. Die Kurbelwelle :2 wird über das S tirnradgetriebe
q., 5 und 6, 7 durch die Antriebswelle 8 angetrieben, an deren einem Ende der Leonard-Antriebsmotor
9 und an deren anderem Ende die axial verschiebbare Kupplungshälfte io Beispielsweise
einer Klauenkupplung angeordnet ist. Mittels der verschiebbaren Kupplungshälfte
io kann über die andere Kupplungshälfte i i die Verbindung der Antriebswelle 8 mit
der Schwungradwelle 12 und dem Schwungrad 13 hergestellt werden. Die Schwungradwelle
12 wird durch den in der Drehzahl stufenlos regelbaren Antriebsmotor 14 angetrieben.
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Eine Steuertrommel 15 mit drei verstellbaren Kontaktnocken 16, 17,
18 steuert die elektrischen Kontakte i9, 2o, 21.
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Die an sich bekannte Synchronisiereinrichtung 22 ist am Leonard-Antriebsmotor
9 angeordnet. Gemäß Fig. 3, welche das Antriebsschema einer doppelt wirkenden Kurbelziehpresse
darstellt, ist 23 der Ziehstößel, welcher mittels der Kurbelwelle 24 die Pleuelstangen
25,:25a auf und nieder bewegt. Die Kurbelwelle 24 wird über das Zahnradgetriebe
26, 27 bzw. 2611, 27a und 28, 29 durch die Antriebswelle 3o angetrieben. An dem
einen Ende der Antriebswelle 30 ist der Leonard-Antriebsmotor 31 mit der
Synchronisiereinrichtung 32, am anderen Ende der Antriebswelle 3o die Kupplungshälfte
33, beispielsweise einer Friktionslamellenkupplung, angeordnet. Die andere Kupplungshälfte
34 der Friktionslamellenkupplung sitzt auf der Schwungradwelle 35 mit dem Schwungrad
36, das durch den in der Drehzahl stufenlos regelbaren Motor 37 angetrieben wird.
Mittels der Kurvenscheiben 38, 38a, die an den Antriebsrädern 26, 26a angeordnet
sind, werden über die Kurvenrolle 39, 39a und 40; 40a die Schieber 41, 41a und damit
der Blechhalterstöße142 wegabhängig zur Bewegung des Ziehstößels 23 auf und nieder
bewegt.
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Eine Steuertrommel 43 mit drei verstellbaren Nocken 44, 45, 46 betätigt
die elektrischen Kontakte 47, 48, 49.
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Das Zuschalten des Schwungradantriebes über die Kupplung io, ii bzw.
33, 34 erfolgt ebenfalls mittels der Steuertrommel 15 bzw. 43 und der elektrischen
Kontakte 19, 20 bzw. 47, 48 über die Synchronisiereinrichtung 22 bzw. 32 in dem
Augenblick, wo die Drehzahl des Leonard-Antriebes 9 bzw. 31 mit der Drehzahl des
Schwungrades 13 bzw. 36 übereinstimmt.
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Der Leonard-Antriebsmötor 9 bzw. 31 wird in bekannter Weise über ein
Leonard-Umformeraggregat angetrieben.
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Die Charakteristik des Leonard-Antriebsmotors 9 bzw. 31 zeigt die
Fig. 5. Die Drehzahl des Leonard-Antriebsmotors 9 bzw. 31 ist beispielsweise stufenlos
regelbar von Zoo bis iooo U/min. Bis etwa 400 U/min gibt der Motor ein konstantes
Drehmoment ab. Von 40o bis iooo U/min gibt der
Motor dagegen eine
konstante Leistung ab. Das abgegebene Drehmoment nach der Kurve a, b, c
sinkt
demnach von dem Maximum bei 4oo U/min auf ein Minimum von iooo U/min. Die Regelbarkeit
des Leonard-Antriebsmotors von Zoo bis iooo U/min ist in drei Regelstufen
X, Y, Z aufgeteilt, z. B. derart, daß die Regelstufe X die Drehzahl von Zoo
bis 300 U/min, die Regelstufe Y von 3oo bis 6oo U/min und die Regelstufe
Z von 6oo bis iooo U/min umfaßt. Die beiden Regelstufen Y und Z werden durch die
Steuertrommel 15 bzw. 43 und den elektrischen Kontakt 19, 2o bzw. 47, 48 wegabhängig
zur Bewegung des Pressenstößels i bzw. 23 ein- und abgeschaltet.
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Die Regelstufe X von Zoo bis 300 U/min dient zum Durchfahren
des Stößelhubes mit langsamer Geschwindigkeit zwecks Einrichtens der Werkzeuge und
wird von Hand geschaltet.
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Beim Zuschalten des Schwungradantriebes 13 bzw. 36 addiert sich zum
abgegebenen Drehmoment a, b, c des Leonard-Antriebsmotors 9 bzw. 31 das vom
Schwungrad 13 bzw. 36 abgegebene konstante Drehmoment in der Höhe a, d zu
einem Gesamtdrehmoment nach der Kurve d, e, f, g, h.
Da das Schwungrad nur
zur eigentlichen Arbeitsleistung herangezogen wird, die im Regelbereich Y des Leonard-Antriebsmotors
erfolgt, ist für das an der Antriebswelle 8 bzw. 3o abgegebene Gesamtdrehmoment
die Drehmomentlinie e, f, g
maßgebend. Der Regelbereich des Schwungradantriebes
liegt damit in dem vorliegenden Beispiel zwischen 300 und 6oo U/min.
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In Fig. 2 ist das Geschwindigkeitsschaubild für den Pressenstößel
i der einfach wirkenden Kurbelziehpresse dargestellt. Die Kurve A, B, C, D, E
zeigt den gewünschten Verlauf der Stößelgeschwindigkeit eines Arbeitspieles (das
ist ein Nieder- und ein Hochgang) des Pressenstößels i. Der Neigungswinkel a,den
die Geschwindigkeitskurve A, B, C, D, E
zur Horizontalen bildet, ist ein Maß
für die jeweilige Geschwindigkeit des Pressenstößels, und zwar bedeutet a = o':
Stillstand des Pressenstößels, und a = 9o° : unendlich große bzw. höchste überhaupt
erreichbare Geschwindigkeit des Pressenstößels.
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In Fig.4 ist das Geschwindigkeitsschaubild des Ziehstößels 23 und
des Blechhalters 42 einer doppelt wirkenden Kurbelziehpresse dargestellt. Die Kurve
A, B, C, D, E zeigt den Geschwindigkeitsverlauf des Ziehstößels und die Kurve
A', C, E' den Geschwindigkeitsverlauf des Blechhalterstößels. Auch
hier ist wie oben der Neigungswinkel a der Kurve zur Horizontalen ein Maß für die
Geschwindigkeit.
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Fig.6 zeigt die elektrische Steuerung der Antriebseinrichtung unter
Verwendung eines Leonard-Antriebsmotors 9 bzw. 31 für den Leergang und eines Gleichstromnebenschluß-Regelmotors
14 bzw. 37 mit Widerstandsregelung zum Antrieb des Schwungrades 13 bzw. 36. Die
SynchronisiereinrichtUng 22 steuert die Betätigungseinrichtung 5o der Kupplung i
o, i i bzw. 33, 34. Die zwei elektrischen Kontakte i9, 2o bzw. 47, 48 steuern das
Schütz 51 für die Zu- und Abschaltung der Drehzahlregler 52, 53 der Regelstufen
X und Y des Antriebsmotors 9 bzw. 31.
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Mittels der Druckknopftaste 54 für Ein-Vorwärts, 55 für Rückwärts
und 56 für Halt, wird über das Schütz 57, 58 des Antriebsmotors g bzw. 31 geschaltet
und über den elektrischen Kontakt 21 und das Hilfsschütz 59 kann der Antriebsmotor
g selbsttätig nach erfolgtem Arbeitsspiel stillgesetzt werden.
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Der Antriebsmotor 14 bzw. 37 wird mittels des Anlassers 6o angefahren
und durch den Regler 61 auf die gewünschte Drehzahl einreguliert. Das bekannte Leonard-Umformeraggregat
für den Leonard-Antriebsmotor 9 bzw. 31 ist nicht dargestellt.
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Die Arbeitsweise der einfach wirkenden Kurbelziehpresse ist nun folgende:
Die Regler 52 und 53 (Fig. 5 und 6) der beiden Regelstufen Y, Z werden auf die gewünschte
Drehzahl eingestellt, z. B. die Regelstufe Y für die Arbeitsgeschwindigkeit auf
4oo U/min und die Regelstufe Z für die Leergangsgeschwindigkeit auf 700 U/min.
Der Regler 61 des Antriebsmotors 14 für das Schwungrad 13 wird ebenfalls auf die
Arbeitsgeschwindigkeit von 4oo U/min einreguliert und hierauf der Antriebsmotor
14 mittels des Anlassers 6o angefahren.
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Bei A (Fig.2) in Höchststellung des Pressenstößels wird der Leonard-Antriebsmotor
9 durch Betätigung des Kontaktes 54 Ein-Vorwärts angelassen. Hierbei ist die Regelstufe
Z eingeschaltet und der Pressenstößel durchläuft den ersten Teil seines Niederganges
mit der großen Geschwindigkeit von 700 U/min. Kurz vor dem Auftreffen auf
das zu bearbeitende Werkstück bei Punkt B des Geschwindigkeitsschaubildes wird durch
den Kontakt 16 der Steuertrommel 15 über das Schütz 51 die Regelstufe Z (52) aus-
und die Regelstufe Y (53) eingeschaltet. Damit wird die Geschwindigkeit des Leonard-Antriebsmotors
abgebremst. Erreicht die Geschwindigkeitsverringerung 40o U/min, d. h. die Drehzahl
des Schwungrades 13, so wird durch die Synchronisiervorrichtung 22 über die Betätigungsvorrichtung
5o die Kupplung 1o, i i eingeschaltet und damit das Schwungrad 13 hinzugeschaltet.
Hierauf erfolgt der Arbeitsgang, wobei das Schwungrad bis zum Arbeitsende bei Punkt
C, das ist die Tiefstellung des Pressenstößels, infolge der Arbeitsenergieabgabe
um etwa 10 bis 20°/o in seiner Drehzahl abfällt. Durch diesen Drehzahlabfall wird
die auf 400 U/min eingestellte Drehzahl des Leonard-Antriebsmotors gleichfalls verringert,
so daß der Leonard-Antriebsmotor sein volles Drehmoment zur Arbeitsleistung abgibt.
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Nach Beendigung des Arbeitsvorganges bei Tiefststellung C des Pressenstößels
wird die Regelstufe Y (53) aus- und durch den Kontakt 20 über das Schütz 51 die
Regelstufe Z (52) wieder eingeschaltet. Der Leonard-Motor 9 sowie der Schwungradmotor
14 beschleunigen damit das Schwungrad 13 auf seine ursprüngliche Drehzahl von 400
U/min und sobald diese Drehzahl überschritten wird, beispielsweise in dem Punkt
D der Kurve des Geschwindigkeitsschaubildes wird über
die Synchronisiereinrichtung
22 die Kupplung io, ii gelöst und das Schwungrad von der Antriebswelle 8 abgeschaltet.
Der Pressenstößel i wird dann mit der eingeschalteten Leerganggeschwindigkeit des
Leonard-Motors von 700 U/min in seine Höchststellung zurückbewegt. In Punkt
E der Kurve des Geschwindigkeitsschaubildes hat der Pressenstößel i seine Höchststellung
E erreicht. Der Leonard-Antriebsmotor 9 wird durch den Kontakt 2i über das Schütz
59 ausgeschaltet und kommt durch Eigenbremsung augenblicklich zum Stillstand. Das
Schwungrad 13 wird vom Antriebsmotor 14 dauernd auf der einregulierten Drehzahl
von q.oo U/min gehalten.
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Die Verwendung einer Klauenkupplung io; i i setzt eine feinfühlig
arbeitende Synchronisiervorrichtung für die Schaltung der Kupplung voraus, die genau
in dem Augenblick erfolgen muß, wenn die Drehzahl des Leonard-Antriebsmotors mit
der Drehzahl des Schwungrades übereinstimmt. Wesentlich vereinfacht wird die Steuerung
der Kupplung bei Verwendung einer Friktionslamellenkupplung, die sich auch bei einem
größeren Drehzahlunterschied der beiden Wellen 8 und 12 ohne Schwierigkeiten ein-
und ausschalten läßt.
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Die Arbeitsweise der doppelt wirkenden Kurbelziehpresse ist wie folgt:
Bei A bzw. A' (Fig. q.) in Höchststellung des Ziehstößels und des
Blechhalterstößels wird der Leonard-Antriebsmotor 31 durch Betätigen des Druckknopfes
54 (Ein-Vorwärts) angelassen. Wie bei der oben beschriebenen einfach wirkenden Kurbelziehpresse
erfolgt der Niedergang des Ziehstößels 23 bis kurz vor dem Auftreffen auf das zu
bearbeitende Werkstück; also auf A, B der Geschwindigkeitskurve mit der größten
Geschwindigkeit der Regelstufe Z. Gleichzeitig erfolgt auch der Niedergang des Blechhalterstößels
42. Da der Hub des Blechhalterstößels 42 kleiner ist als der Hub des Ziehstößels
23, hat der Blechhalterstößel q.2 seine Tiefstellung C' erreicht und das Werkstück
festgespannt, bevor der Ziehstößel23 auf das Werkstück auftrifft. Genau in Tiefstellung
C kommt der Blechhalterstößel zum Stillstand, während durch den Ziehstößel
2,3 beim weiteren Niedergang nach dem Geschwindigkeitsverlauf B, C, wie oben
beschrieben, der Arbeitsgang erfolgt. Nach Durchlaufen der Tiefststellung C kehrt
der Ziehstößel 23 nach dem Geschwindigkeitsverlauf C, D, E, wie oben
beschrieben, in die Höchststellung zurück. Gleichzeitig bewegt sich nach Beendigung
des Arbeitsvorganges auch der Blechhalterstößel in die Höchststellung zurück.
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Um die Pressenstößel in der Höchststellung festzuhalten, damit dieselben
sich nicht selbsttätig nach unten bewegen, wird üblicherweise eine kleine elektromechanisch
betätigte Haltebremse vorgesehen, die beim Ausschalten des Leonard-Antriebsmotors
9 bzw. 31 und nach dessen Eigenabbremsung selbsttätig einfällt und die Antriebswelle
8 bzw. 30 festhält. An Stelle des Gleichstromnebenschlußmotors mit Widerstandsregelung
für- den Antrieb des Schwungrades 13 bzw. 36 kann auch ein Dreh-;Z mit hydraulischem
oder mechanischem Regelgetriebe vorgesehen werden.