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Ziehpresse Die Erfindung bezieht sich auf eine Ziehpresse mit Antrieben
eines einen Arbeitshub ausführenden Ziehstößels und eines Blechhalterstößels. Die
Erfindung besteht darin, daß im Antrieb des Ziehstößels eine Planetenradschwinge
angeordnet ist und daß deren Antrieb vom Antrieb des Blechhalterstößels abgeleitet
ist. Der Ziehstößelhub läßt sich auf diese Weise voll ausnutzen. Damit steht, auf
eine Kurbeldrehung bezogen, fast die doppelte Zeit für das Ziehen zur Verfügung
als bei bekannten Bauarten. Bei gleicher Ziehgeschwindigkeit bedeutet das, da.ß
die neue Maschine fast doppelt so schnell laufen, also bei gleicher Ziehtiefe die
doppelte Niedergangszahl machen kann. Da weitere Arbeitsgänge an dem gezogenen Werkstück
vielfach schneller ausgeführt werden können als die Geschwindigkeit, mit der die
Werkstücke von der Presse geliefert werden, zuläßt, ist die Steigerung der Arbeitsgeschwindigkeit
der Presse von großer Bedeutung für ihre wirtschaftliche Verwertbarkeit.
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Wenn das Ziehen nahe der Haltestellung des Ziehstößels beginnt, ist
die Anfangsziehgeschwin-@digkeit sehr gering, während bei den bekannten Bauarten
der Stößel mit seiner größten Geschwindigkeit auf das ruhende Blech auftraf. Die
geringe Anfangsgeschwindigkeit beim Ziehvorgang schont das Blech, so daß sich dieselben
Aufgaben, die früher nur mit hochwertigen Blechen durchgeführt werden konnten, jetzt
auch bei Blechen mit weniger guten Zieheigenschaften durchführen lassen.
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Es sind auch Pressen bekannt, bei denen der Ziehstempel auf einer
Tisch- oder Stempelhalterplatte befestigt ist und während des Ziehens stillsteht;
also
keinen Arbeitshub ausführt. Der Tisch mit dem Ziehstempel wird nach beendetem Spiel
abgesenkt und anschließend von der Druckplatte einer Prellvorrichtung wieder hochgehoben.
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Bei Bauarten mit gegenläufig angetriebenem Blechhalter- und Ziehstößel
läßt sich durch die Erfindung nahezu der ganze Ziehstößelhub als Ziehtiefe ausnutzen.
Während bei bekannten Bauarten, bei denen Blechhalter- und Ziehstößel gleichlaufend
bewegt wurden, der Hub des Ziehstößels mindestens das Doppelte der Ziehtiefe betragen
mußte, was großen Kurbelradius, großes Drebmoment und dementsprechend große Zahnräder
ergab, läßt sieh bei der Bauart nach der Erfindung der Kurbelradius auf etwa die
Hälfte verkleinern, ebenso infolgedessen das auftretende Drehmoment. Die Zahnräder
werden bei gleicher Zahnbelastung im Durchmesser nur etwa halb so groß wie bei den
bekannten Bauarten.
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Zweckmäßig ist der Antrieb der Planetenradschwingbewegung an den Antrieb
des Blechhalterstößels an- und von ihm abkuppelbar, derart, daß die Winkelstellung
der Ziehstößelantriebsteile gegenüber der Winkelstellung der Antriebsteile des Blechhalterstößels
einstellbar ist, z. B. die Lage einer Ziehkurbel gegenüber einem Blechhalterantriebsexzenter.
Je nach der Einstellung der Kupplung ist es dann möglich, den Stillstand des Ziehstößels
an beliebigen Stellen zu erreichen, also eine gewünschte Ziehtiefe einzustellen.
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Weitere Merkmale ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen
in Verbindung mit den Ansprüchen und den Zeichnungen.
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Fig. i ist eine schaubildliche Darstellung eines Antriebsschemas für
einen Ziehstößel; Fig.2 isst eine ähnliche Darstellung eines abgewandelten Schemas;
Fig. 3 zeigt eine weitere Abwandlung; Fig. 4 ist eine schaubildliche Darstellung
eines Blechhalterantriebes, wobei die Teile in der Stellung gezeichnet sind, die
sie bei der unteren Stellung des Blechhalterstößels haben; Fig.5 ist eine entsprechende
Darstellung des Blechhalterantriebes bei oberer Stellung des Blechhalterstößels
Fig. 6 ist ein Schema eines gekuppelten Blechhalter- und Ziehstößelantriebes ; Fig.7
ist ein Zeit-Weg-Diagramm für die Blechhalter- und die Ziehstößelbewegung; Fig.8
ist ein senkrechter Längsmittelschnitt durch eine mit dem neuen Antrieb ausgerüstete
Ziehpresse; Fig.9 der zugehörige senkrechte Quermittelschnitt.
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Bei dem Beispiel nach Fig. i ist von einem Antriebsritzel 6' aus das
um die Welle 28 mittels einer Buchse 44 drehbar gelagerte Zahnrad 8 angetrieben,
mit dem ein Ritzel 24 in Eingriff steht, das auf einer Welle 23' sitzt. Die Welle
23' ist .in zwei Schwingen 21' gelagert, die um die Achse 28 schwenkbar sind. Auf
der Welle 23' ist ein zweites Ritzel 26' befestigt, das mit dem. Zahnrad 27 kämmt.
Das letztere dient als Kurbelscheibe für eine Schubstange 29, die den Ziehstößel
3o antreibt. Solange die Achse 23' ihre Lage gegenüber der Achse 28 nicht ändert,
wird das Rad 27 gleichförmig angetrieben, solange das Rad 8 von dem Ritzel 6' aus
gleichförmig angetrieben wird. Werden dagegen die Schwingen 21' und damit die Welle
23' um die Welle 28 in Richtung des Pfeiles 48 in dem einen oder anderen Sinne verschwenkt,
so addiert oder subtrahiert sich die durch die Schwenkbewegung erzeugte Abrollbewegung
zu bzw. von der Antriebsdrehbewegung des Ritzels 26', so daß das Zahnrad 27 während
des Hubes der Welle 23' in der einen Richtung beschleunigt und während des Hubes
in der entgegengesetzten Richtung verzögert-wird. Die Anordnung läßt sich so treffen,
daß die Verzögerung den Antrieb aufhebt, also den Stillstand des Stößels herbeiführt,
während die Beschleunigung seinen Eilrücklauf ergibt und der Antrieb während des
Arbeitshubs bei stillstehenden und festgehaltenen Schwingen 21' erfolgt.
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Abwandlungen ergeben sich, je nachdem, zu welchem Zeitpunkt der Hub
der Welle 23" und damit die Planetenbewegung der Ritzel 2.' und 26' um die Räder
8 bzw. 27 eingeleitet bzw. beendet wird, ferner je nachdem, mit welcher Geschwindigkeit
dieser Hub durchgeführt wird und ob er mit gleichförmiger oder ungleichförmiger
Geschwindigkeit vorgenommen wird, weiter je nachdem, ob die Räder 8 und 27 und die
Ritzel 2.' und 26' wie gezeichnet je gleiche Durchmesser und Zähnezahlen haben oder-verschiedene
Durchmesser und Zähnezahlen. Das Ritzel 26' könnte z. B. einen kleineren Durchmesser
haben als das Ritzel 24' und das Zahnrad 27 einen entsprechend größeren Durchmesser
als das Zahnrad B.
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Bei dem Beispiel nach Fig. i drehen sich die Zahnräder 8 und 27 im
gleichen Sinne. Aus baulichen Gründen kann es jedoch notwendig sein, daß diese Räder,in
entgegengesetztem Sinne umlaufen, z. B. wenn, wie unten erläutert, die Stößelbewegung
in bestimmter Weise von der Blechhalterbewegung abgeleitet wird.
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Bei dem Beispiel nach Fig. 2 .ist erreicht, daß das Rad a7 sich in
dein Rad 8 entgegengesetztem Sinne dreht, während zugleich die Möglichkeit zu seiner
Verzögerung oder Beschleunigung durch Planetenbewegung ,des Antriebsritzels 26'
beibehalten ist. Hier sind nämlich in den um die Achse 28 schwenkbaren Schwingen
21 zwei Parallelwellen 22 und ä3 gelagert. Auf der Welle 22 ist das Ri.tzel 24 befestigt,
das vom Rad 8 aus angetrieben wird. Auf ihr sitzt aber auch das Ritzel 25, das mit
einem auf der zweiten Welle 23 befestigten Ritzel 26 kämmt. Die Welle 23 läuft daher
in entgegengesetzter Richtung um als die Welle 22. Auf der Welle 23 ist auch das
Ritzel 26' befestigt, das somit das Rad 27 im Gegensatz zu dem Beispiel nach Fig.
i .in dem Rad 8 entgegengesetztem Drehsinne antreibt.
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Bei dein Beispiel nach Fig.3 besteht insofern Übereinstimmung mit
dem Beispiel nach Fig. i, als das Planetenrad 26" vom Ritzel 2q.' her ohne Drehrichtungsumkehr
angetrieben
ist. Hier ist jedoch statt der durchgehenden Welle 23' eine Gelenkwelle 23" angeordnet.
Derjenige Teil der Gelenkwelle, der das Ritzel 24' trägt, ist ortsfest gelagert.
Die vom Ritzel 24' in die Gelenkwelle 23' eingeführte Umdrehungsbewegung wird über
Gelenke 53 und eine zwischen diesen angebrachte Verschiebemuffe 54 auf einen zweiten
Teil der Gelenkwelle 23" übertragen, der seinerseits erst in zwei den Schwingen
21' des Beispiels nach Fig. i entsprechenden, ebenfalls mit 21' bezeichneten Schwingen
gelagert ist. Bei dieser Anordnung wird erreicht, daß die Umdrehungszahl des Planetenrades
26" um seine eigene Achse auch während der Bewegung der Schwingen 21' unverändert
bleibt bzw. nur von der Antriebsbewegung des Ritzels 2q.', aber nicht von der Schwingbewegung
abhängt, weil das Antriebsritzel 24' an der Schwenkbewegung der Schwingen nicht
teilnimmt. Weiter wird erreicht, daß der Durchmesser des Planetenrades 26" im Verhältnis
zum Durchmesser ,des Kurbelrades 27 beliebig geeignet gewählt werden kann, ohne
Bindung an den Durchmesser des Ritzels 24' und an dessen Verhältnis zum Durchmesser
des Rades B.
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Der Antrieb des Blechhalterstößels i9 ist bei dem Beispiel nach Fig.4
von einem um die Achse 28 umlaufenden Exzenter 9 abgeleitet, der z. B. mit ,dem
Antriebszahnrad 8 der Anordnung nach Fig. 2 verbunden sein kann. Der Exzenter 9
dreht sich in einem Führungsring io, der einen Ansatz iö besitzt, der bei 31 an
dem Arm 32 eines Winkelhebels 32, 33 angelenkt ist. Der letztere ist unter Zwischenschaltung
einer Buchse 35 um die Welle i i schwenkbar. Mit dem Ende des Armes 33 des Winkelhebels
32, 33 ist bei 34 eine Lasche 13 schwenkbar verbunden, die ihrerseits bei 12 an
einem Arm 14 angelenkt ist, der auf einer im Gehäuse gelagerten Welle 15 befestigt
ist. Auf dieser ist auch ein Arm 16 angebracht, der bei 36 an einer Lasche 17 angreift,
die bei 37 an einen Arm 38 angelenkt ist, der auf der Welle i i befestigt ist. Mit
dem Arm 38 kann ein weiterer Arm 39 verbunden sein, an dem bei 40 eine Zuglasche
2o angelenkt ist, die z., B. an der das Planetenrad 26' tragenden, in den Schwingen
21 gelagerten Welle 23 des Beispiels nach Ei-. 2 angreift. Dem Arm 39 entspricht
ein zweiter, auf der Welle ii fester Arm 39', an dem bei 40' nicht nur eine zweite
Zuglasche 2ö angelenkt sein kann, sondern an. welchem in 4ö auch die Schubstange
i9' gelagert ist, von der aus der Blechhalterstößel i9 angetrieben ist.
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In Ei g.4 sind die Teile in der Stellung gezeichnet, die sie bei tiefster
Stellung des Blechhalterstößels i9 haben, in Fig. 5 in der Stellung, die sie bei
höchster Stellung des Blechhalterstößels i9 einnehmen. Die letztere Stellung wird
ereicht, wenn sich der Exzenter 9 in Fig. 4 entgegen' dem Drehsinn des Uhrzeigers
bewegt. Der Winkelhebel 32, 33 wird dann aus der in Fig.4 gezeichneten Lage in die
in Fig. 5 gezeichnete Lage gebracht. Das ursprünglich bei 34 gestreckte Gelenk wird
eingeknickt, so daß nunmehr die Arme 33 und 13 einen Winkel miteinander bilden,
der kleiffer ist als i8o°. Dasselbe geschieht in dem bei der in Fig.4 gezeichneten
Stellung ebenfalls vollständig oder annähernd gestreckten Gelenk 36, wo der Arm
16 und die Lasche 17 in Knickstellung gelangen. Schließlich gelangen auch der Arm
39' und die Schubstange i9' aus der Totpunktlage in eine Stellung, in der der Arm
39' und die Schubstange einen Winkel miteinander bilden, der kleiner als i8o° ist.
Wenn sich der Exzenter 9 aus der Stellung in Fig.4 um i8o° entgegen dem Uhrzeigersinn
in die Stellung nach Fig. 5 bewegt hat, beginnt die Rückbewegung aller Teile, bis
diese nach einer weiteren halben Umdrehung des Exzenters die Stellung nach Fig.4
wiedereinnehmen. Während der Bewegung der übrigen Teile bewegt sich also der Exzenter
von einer Totpunktlage in die andere. Es sind somit vier Totpunktlagen hintereinandergeschaltet,
die Totpunktlage des Exzenters 9, die Totpunktlage des Gelenkes bei 34, die Totpunktlage
des Gelenkes bei 36 und die Totpunktlage des Schubstangenantriebes bei 40'. Die
Anordnung ist so getroffen, daß die Teile nicht an allen vier Stellen genau gleichzeitig
in Totpunktlage sind, sondern mit geringen Abweichungen. Hierdurch wird erreicht,
daß bei Beginn der Drehung der Exzenterscheibe 9 aus der Stellung in Fig. 4 heraus
der Blechhalter i9 zunächst annähernd in Ruhe bleibt und nur kaum merkliche Schwingungen
ausführt. In dieser Stillstandszeit wird der Ziehstößel der Presse angetrieben,
wie es in Fig. 6 und 7 näher erläutert ist.
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In Fig.6 und 7 ist von einer Anordnung ausgegangen, bei der die Exzenterscheibe
9 des Beispiels nach Fig. 4 und 5 mit dem Antriebsrad 8 des Beispiels nach Fig.
2 fest verbunden .ist, und bei der die Laschen. 2o und 2o' des Beispiels, nach Fig.4
und 5 an der Welle 23 des Beispiels nach Fig.2 angreifen. Im Gegensatz zu dem Beispiel
nach Ei.-. 4 und 5 fällt hier der Anlenkpunkt 40" der Lasche 2ö nicht mit dem Anlenkpunkt
4o' der Schubstange i9' am Hebelarm 39' zusammen. Je nach dem Abstand der beiden
Anlenkpunkte ergeben sich abgewandelte Ausführungsformen.
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In dem Schema nach Ei-. 6 kehren die Bezugszahlen der miteinander
verbundenen Getriebegruppen des Beispiels nach Fig. 2 und des Beispiels nach Fig.
4 und 5 wieder. Der Exzenteransatz iö ist in Fig. 6 durch eine Schubstange io' wiedergegeben,
die an einer um die Achse 28 gleichförmig umlaufenden Kreisscheibe angelenkt ist.
Diese Kreisscheibe ist durch Zahlen o bis i i bzw. i bis 12 in zwölf gleiche Teile
eingeteilt. Oben rechts in Fig. 6 ist an der über i9 gezeichneten Skala zu ersehen,
welche Teilhübe den Drehwinkeln von i bis 12 der Welle 28 entsprechen. Der Kurbelkreis,
den der Anlenkpunkt der Schubstange 29 für den Ziehstempel 3o auf dem Rad 27 beschreibt,
ist ebenfalls in zwölf mit I bis XII bezeichnete Winkelabschnitte eingeteilt, die
jedoch verschieden groß sind, da, wie oben erwähnt, das Planetenrad 26', welches
das Rad 27 antreibt, durch die von der Lasche äo' angehobene Schwinge 21 auch eine
das Rad 27 beschleunigende oder verzögernde Abrollbewegung
erfährt,
so daß den gleichen Winkeln i bis 12 der Welle 28 verschiedene Winkel I bis XII
des Rades 27 entsprechen. Die zugehörigen Zeit-Weg-Kurven sind in Fig. 7 zu entnehmen.
Während der Blechhalter über den Bereich y geschlossen ist, findet der Ziehhub
x statt, der sich über die Ziehtiefe z erstreckt. Der geringe Anstieg
der Zeit-Weg-Kurve des Ziehstempels während des Arbeitshubes zeigt dessen geringere
Arbeitsgeschwindigkeit gegenüber .dem aus dem steileren Abfall der Zeit-Weg-Kurve
erkennbaren Eilrücklauf. In Fig. 7 rechts ist in dem schematisch :dargestellten
Werkzeug das der Ziehtiefe z entsprechend gezogene Werkstück i$ in die Matrize ig'
eingezeichnet, die hier auf dem Blechhalterstößel ig befestigt ist, während der
den Ziehstempel 30 umgebende Werkzeugteil; der eigentliche Blechhalter, feststeht,
nämlich fest auf den stillstehenden Pressentis.ch gespannt ist.
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Bei dem in Fig.8 und g gezeichneten Beispiel einer Karosseriepresse
ist ebenfalls die in Fig.6 dargestellte Verbindung des Beispiels nach Fig. 2 mit
dem Beispiel nach Fig.4 und 5 verwirklicht. Hier fallen jedoch die Anlenkpunkte
40' und 4o" des Schemas nach Fig. 6 wieder zu einem Punkt 40 zusammen. Der Blechhalterstößelantrieb"
wie er oben beschrieben wurde, ist bei dem Beispiel nach Fig. 8 und g viermal angebracht,
nämlich, wie aus Fig. 8 hervorgeht, links und rechts und, wie sich aus Fig. g ergibt,
vorn und hinten. Der Blechhalterstößel ist also an seinen vier Ecken angetrieben.
Der Ziehstößel 30 :isst zweifach angetrieben, nämlich links und rechts in Fig. B.
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Der Gesamtantrieb ist von einem Schwungrad i abgeleitet, das seinerseits
z. B. über Keilriemen oder unmittelbar von einem Elektromotor aus angetrieben :sein
kann. Zwischen das Schwungrad i und das Hauptantriebsritzel 41 ist eine eine Kupplung
und eine Bremse enthaltende bauliche Einheit 2 eingeschaltet. Von dem Ritzel 41
aus ist das große Rad 3 eines ersten Vorgeleges angetrieben, auf dessen Welle 42
das Ritzel 43 befestigt ist, das in ,den Zahnkranz 4 des großen Rades eines zweiten
Vorgeleges eingreift. Die Welle 5 .dieses zweiten Vorgeleges trägt das Antriebsritzel
5', das mit einem nur der Drehrichtungsumkehr dienenden, auf der Welle 6 befestigten
zweiten Ritzel 6' gleichen Durchmessers und gleicher Zähnezahl kämmt. Das Ri.tzel
5' treibt das Antriebszahnrad 7 des in Fig. 8 linksseitigen Antriebs, das Ritzel
6' das dem Rad 7 entsprechende Antriebsrad 8 des .im Fig. 8 rechtsseitigen Antriebs.
Die Räder 7 und 8 laufen also in entgegengesetzter Drehrichtung um. Die Antriebszahnräder
7 und 8 sind unter Zwischenschaltung von Büchsen 44 auf der Achse 28 drehbar gelagert.
Mit ihnen sind exzentrische Kreisscheiben g fest verbunden, gegebenenfalls aus einem
Stück hergestellt. Auf den Exzentern sind Führungsringe io geführt, welche Ansätze
io' aufweisen. An jedem dieser Ansätze ist bei 31 je ein Arm 32 je eines Winkelhebels
32, 33 aasgelenkt. Die weiteren Teile jedes Blechhalterantriebes entsprechen den
in Fig. 4 und 5 gezeichneten und sind gleichlautend benannt. Von den Antriebsrädern
8 und g ist auch der Antrieb von zwei Pleuelstangen 29 für den Stößel bzw. Ziehstempel
3o abgeleitet. Von je zwei gleichachsig angeordneten Rädern 8 (vgl. Fig. g) und
je zwei diesen entsprechenden, ebenfalls gleichachsig angeordneten Rädern 7 sind
nämlich Ritzel 24 angetrieben, die auf den Enden je einer Welle 22 befestigt sind.
Jede der beiden Wellen 22 ist in zwei Schwingen 21 gelagert, die um die Achsen 28,
also konzentrisch zu -den Rädern 7 und 8 schwenkbar sind. Jedes Schwingenpaar trägt
außer einer Welle 22 eine hierzu parallele Welle 23, auf der Ritzel 26 angebracht
sind, welche mit Ritzeln 25 gleicher Zähnezahl und gleichen Durchmessers kämmen,
die auf der Welle 22 befestigt sind. Von den Rädern 7 bzw. B aus sind also über
die Ritzel 2,4 die Wellen 22 angetrieben, die ihrerseits über die Ritzel 25 die
Ritzel 26 im entgegengesetzten Drehsinne antreiben. Die Ritzel 26 stehen zugleich
im Eingriff mit den Rädern 27, die unter Zwischenschaltung von Buchsen auf den Wellen
28 drehbar gelagert sind und von denen je zwei einander gegenüberliegende gemeinschaftlich
einen Kurbelzapfen 46 tragen, auf dem eine am Ziehstößel 30 angreifende Pleuelstange
29 schwenkbar gelagert .ist. In Fig. g sind die Ritzel 26 der Deutlichkeit halber
von den Rädern 27 weggeklappt gezeichnet.
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Abwandlungen ergeben sich, wenn der Zusatzantrieb des Ziehstößels
in anderer Weise oder an anderer Stelle vom Antrieb des Blechhalterstößels abgeleitet
.ist.
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Bei dem Beispiel nach Fig.8 und g sind Zuganker im Pressenkörper nicht
verwendet, vielmehr werden alle Kräfte von den Gestellteilen selbst aufgenommen.
Das Gestell ist aus einer unteren Wanne 5o, einem Mittelteil 51 und einem
Oberteil 52 zusammengesetzt. Ebenso wie Zuganker sind auch Gewichtsausgleichmittel
infolge der gegenläufigen Bewegung von Ziehstößel und Blechhalterstößel entbehrlich.
Der den Ziehstößel umgebende, die Blechauflage darstellende, im wesentlichen feste
und tischartige Teil 45 kann elastisch, z. B. hydropneumatisch abgestützt sein oder
Mittel tragen, die ihrerseits zur elastischen Blechhalterung dienen, z. B. einen
durch Luftdruck betätigten Blechhaltering. Es ist auch möglich, den Blechhalterstößel
so auszubilden, daß er z. B. unter der Wirkung von Luft- oder Flüssigkeitsdruck
oder selbständig mechanisch angetrieben einen zusätzlichen Arbeitshub ausführen
kann;,die Maschine ist dann dreifach wirkend.
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Die bei dem Beispiel nach Fig.8 und g beschriebene Anordnung, bei
der die Ziehkurbeln um eine stillstehende Hauptwelle umlaufen, hat den Vorteil,
daß die Hauptwelle nicht auf Torsion beansprucht wird.
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Die gegenläufige Bewegung von Zieh- und Blechhalterstößel !gestattet
es, Ziehhub und Blechhalterhub gleich .groß zu machen; es sind jedoch Ausführungen
möglich, bei denen die Hübe des Ziehstempels und :des Blechhalters um kleinere oder
größere Beträge voneinander abweichen. Auswerfer für die gezeichneten Teile lassen
sich im Kopfstück
der Presse fest anbringen. Das ganze Getriebe
für Blechhalter- und Ziehstößel läßt sich in Öl kapseln.