EP0045948B1 - Verwendung eines Kniegelenkantriebes für eine Presse - Google Patents

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EP0045948B1
EP0045948B1 EP81106163A EP81106163A EP0045948B1 EP 0045948 B1 EP0045948 B1 EP 0045948B1 EP 81106163 A EP81106163 A EP 81106163A EP 81106163 A EP81106163 A EP 81106163A EP 0045948 B1 EP0045948 B1 EP 0045948B1
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EP
European Patent Office
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crank
bars
drive
positions
connecting rod
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Application number
EP81106163A
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English (en)
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EP0045948A1 (de
Inventor
Wilfried Voss
Günter Riedisser
Kurt Finsterwalder
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
L Schuler GmbH
Original Assignee
L Schuler GmbH
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B1/00—Presses, using a press ram, characterised by the features of the drive therefor, pressure being transmitted directly, or through simple thrust or tension members only, to the press ram or platen
    • B30B1/10—Presses, using a press ram, characterised by the features of the drive therefor, pressure being transmitted directly, or through simple thrust or tension members only, to the press ram or platen by toggle mechanism
    • B30B1/14—Presses, using a press ram, characterised by the features of the drive therefor, pressure being transmitted directly, or through simple thrust or tension members only, to the press ram or platen by toggle mechanism operated by cams, eccentrics, or cranks

Definitions

  • the invention relates to the use of a knee joint drive in forging and forming presses, utilizing the two strokes achieved during each crank rotation for a two-fold collision of the tool on a workpiece.
  • Knee joint drives are known.
  • DE-PS 2 631 186 describes a corresponding knee joint drive in which emphasis has been placed on the symmetry of the bent positions of the stilts in relation to the crank circle.
  • the knee joint drive provides a first stilt rotatably mounted in a press frame, a tappet and a second stilt rotatably mounted on this, which is connected in a connecting joint common to the first stilt to a connecting rod and, via this, to a drive crank. During each revolution of the drive crank along the crank circle, the stilts pass twice through the extended position and once through each of the two bent end positions that set the top dead center of the tappet.
  • the bottom dead centers predetermined by the extended position of the stilts lie on the circumference of the crank circle of the drive crank on the circular section facing the stilts. This results in energy levels of the ram of different sizes when passing through the extended position and a short period of time for changing the workpiece.
  • the document does not teach the use of such a knee joint drive for a second machining step without a workpiece change in a crank circulation using the intermediate stroke.
  • DE-AS 1 153 251 describes a toggle press with a pair of stilts which can be moved from a bent end position into the extended position, the stilt being fixed to the frame being formed by one side of a crank-driven triangular link.
  • Such training leads to a reduction in the forces exerted on the cranks and their bearings.
  • a delayed movement of the tool in the working area, but not exploitation of the ram movement for forming and embossing is achieved in one work step.
  • the main advantage of the knee joint drive according to the invention is its application on forging or forming presses, such as. B. Cutlery presses to see. With these presses, the tools have to be driven twice onto the workpiece in a large majority of cases, on the one hand to carry out the forming work and on the other hand to produce a glossy embossing.
  • This working method is usually realized in that the presses used have to carry out two strokes, as a result of which time is lost and a correction of the position of the workpiece after the first stroke is often necessary.
  • the use of an automation device, the drive of which is derived directly from the press drive in a simple and cost-saving manner, can be realized only with great difficulty. All these disadvantages of the existing systems are avoided by the invention without having to put up with any significant additional expense.
  • a first stilt 11 is mounted, at the end of which is remote from the pivot point 10, a second stilt 13 is articulated in a connecting joint 12 and is mounted on a plunger 15 on a plunger 15 at its end facing away from the connecting joint 12 is that is movable in guides 16 fixed to the press frame.
  • a connecting rod 17 is also articulated in the connecting joint 12, the end of which is remote from the connecting joint 12 is mounted on a drive crank 18 which has a rotational axis fixed to the frame and extending through the center of the crank circle 19.
  • Fig. 1 shows a crank circuit 20, with the help of the characteristic positions of the drive crank 18, the connecting rod 17 and the stilts 11, 13 are shown.
  • the strongly drawn lines represent the end position of the knee joint drive in the top dead center OT1 in the strongly bent position and a release position OT2 in the lower bent position during a working stroke (FIG. 2).
  • Two characteristic positions of the knee joint drive are given by the first bottom dead center UT1 and the second bottom dead center UT2, the bottom dead center UT1 being equal to the bottom dead center UT2 in relation to the stroke of the ram 15 (FIG. 2).
  • the connecting rods 17 ', 17 "shown in dash-dotted lines form an isosceles triangle.
  • the positions of the connecting rods 17"', 17 “” shown in dashed lines each correspond to the starting points 22 , 23 the nominal force paths S N to be traversed in front of the extended positions 24 of the stilts 11, 13 by these and the crank 18.
  • the circle segments formed from the starting point 22, the bottom dead center UT1, the crank center 19 and the starting point 23, the bottom dead center UT2, the crank center 19 must at least almost be identical.
  • the central angle 25 which is due to the extended positions 24 of the stilts 11, 13 and the associated positions of the connecting rods 17 ', 17 "and the drive crank 18 ', 18 "is intended to enclose an acute to obtuse angle region.
  • the central angle 25 should preferably be selected at an acute angle up to the range of a right angle, in order to achieve optimal operation of the press, which according to the invention is equipped with a previously described knee joint drive.
  • the knee joint drive shown in FIG. 3 is modified compared to the knee joint drive shown in FIG. 1 and described above in such a way that the stilt 11 (FIG. 1) is expanded to form a triangular link 11, 11 ', 30. All other components are basically the same as those in FIG. 1 and have the same reference numerals.
  • the dissolution of the stilts 11 in the triangular links 11, 11 ', 30 allows a compact, space-saving construction of the knee joint drive.
  • the function of the knee joint drives can essentially be read from the diagram according to FIG. 2.
  • the plunger 15 runs from the end position OT1 through the first bottom dead center UT1, the forming work being carried out essentially on the associated nominal force path S N.
  • the tappet 15 After the tappet 15 has been released to the venting point OT2, which should be arranged in the immediate vicinity of the bottom dead centers UT1, UT2, the tappet 15 reaches the second bottom dead center UT2, with a glossy embossing being carried out on the nominal force path S N.
  • the return to end position 0T1 immediately follows the second working day.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Press Drives And Press Lines (AREA)
  • Forging (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft die Verwendung eines Kniegelenkantriebes in Schmiede- und Umformpressen unter Ausnutzung der beiden während jedes Kurbelumlaufes erzielten Hübe für ein zweimaliges Auffahren des Werkzeuges auf ein Werkstück.
  • Kniegelenkantriebe sind bekannt. Die DE-PS 2 631 186 beschreibt einen entsprechenden Kniegelenkantrieb, bei dem auf die Symmetrie der ausgeknickten Lagen der Stelzen in bezug auf den Kurbelkreis Wert gelegt wurde.
  • Bei der Auslegung des Kniegelenkantriebes nach der DE-AS 2 012 976 wurde zwecks leichterer Zu- und Abführung der zu bearbeitenden Werkstücke besonderer Wert auf eine verlängerte Stillstands- bzw. Verzögerungsphase des Stößels in dessen oberen bzw. hinterem Totpunkt gelegt.
  • In der DE-PS 848 141 ist ein Kniegelenkantrieb gattungsgemäßer Art beschrieben. Die in dieser Druckschrift gezeigte Lösung beinhaltet Möglichkeiten, den Pressenhub und/oder die Arbeitsfrequenz in bestimmten Bereichen zu verstellen. Der Kniegelenkantrieb sieht eine in einem Pressengestell drehbeweglich gelagerte erste Stelze, einen Stößel und eine an diesem drehbeweglich gelagerte zweite Stelze vor, die in einem mit der ersten Stelze gemeinsamen Verbindungsgelenk mit einem Pleuel und über diesen mit einer Antriebskurbel verbunden ist. Die Stelzen durchlaufen während jedes Umlaufes der Antriebskurbel entlang des Kurbelkreises zweimal die Strecklage und einmal jede der beiden die oberen Totpunkte des Stößels einstellenden ausgeknickten Endlagen. Die durch die Strecklage der Stelzen vorgegebenen unteren Totpunkte liegen auf dem Umfang des Kurbelkreises der Antriebskurbel auf dem den Stelzen zugewandten Kreisabschnitt. Hierdurch ergeben sich unterschiedlich große Energieinhalte des Stößels beim Durchfahren der Strecklage und eine kurze Zeitspanne für den Werkstückwechsel. Die Druckschrift lehrt nicht die Verwendung eines derartigen Kniegelenkantriebes für eine zweite Bearbeitungsstufe ohne einen Werkstückwechsel bei einem Kurbelumlauf unter Ausnutzung des Zwischenhubes.
  • Weiterhin wird in der DE-AS 1 153 251 eine Kniehebelpresse beschrieben mit einem aus einer ausgeknickten Endlage in die Strecklage bewegbaren Stelzenpaar, wobei die gestellfeste Stelze durch eine Seite eines kurbelgetriebenen Dreiecklenkers gebildet wird. Eine derartige Ausbildung führt zu einer Reduzierung der auf den Kurbeln und deren Lagerstellen ausgeübten Kräfte. Außerdem wird eine im Arbeitsbereich verzögerte Bewegung des Werkzeuges, nicht aber eine Ausnutzung der Stößelbewegung zu einem Umformen und Prägen in einem Arbeitsgang erreicht.
  • Ausgehend von der DE-PS 848 141 ist es Aufgabe der Erfindung, den Kniegelenkantrieb derart zu dimensionieren, daß die bei einer Kurbelwellenumdrehung durchlaufenen Strecklagenpunkte auf dem Kurbelkreis möglichst nahe zueinander angeordnet und durch einen geringen Hub voneinander getrennt sind und die Nennkraftwege gleich groß sind und mit nahezu gleicher Stößelgeschwindigkeit durchlaufen werden.
  • Diese Aufgabe ist durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäß verwendeten Kniegelenkantriebes gemäß Patentanspruch 2 ergibt eine sehr kompakte Bauform der Maschine, während die weitere günstige Ausgestaltung gemäß dem Merkmal des Patentanspruches 3 zu einer vorteilhaften, ausreichend langen Automationszeit führt.
  • Der wesentliche Vorteil des erfindunsgemä- ßen Kniegelenkantriebes ist in seiner Anwendung auf Schmiede- bzw. Umformprägepressen, wie z. B. Besteckpressen, zu sehen. Bei diesen Pressen ist in einer überwiegenden Mehrzahl der Einsatzfälle ein zweimaliges Auffahren der Werkzeuge auf das Werkstück erforderlich, und zwar zum einen, um die Umformarbeit durchzuführen und zum anderen, um eine Glanzprägung hervorzubringen. Üblicherweise wird dieses Arbeitsverfahren dadurch verwirklicht, daß die eingesetzten Pressen zwei Hübe durchführen müssen, wodurch einmal Zeit verloren wird und weiterhin oft eine Korrektur der Lage des Werkstückes nach dem ersten Hub erforderlich ist. Die Verwendung einer Automationseinrichtung, deren Antrieb direkt von dem Pressenantrieb in einfacher und kostensparender Weise abgeleitet ist, kann nur sehr schwierig realisiert werden. Alle diese Nachteile der bestehenden Anlagen werden durch die Erfindung vermieden, ohne einen ins Gewicht fallenden Mehraufwand in Kauf nehmen zu müssen.
  • Die Zeichnung zeigt in einem Ausführungsbeispiel einen Kniegelenkantrieb zur erfindungsgemäßen Verwendung. Es zeigt
    • Fig. 1 ein Getriebeschema mit den charakteristischen Lagen,
    • Fig. 2 ein zugehöriges Diagramm des Stößelweges über dem Kurbelwinkel und
    • Fig. 3 ein weiteres Getriebeschema.
  • In einem gestellfesten Drehpunkt 10 ist eine erste Stelze 11 gelagert, an deren von dem Drehpunkt 10 abgewandtem Ende in einem Verbindungsgelenk 12 eine zweite Stelze 13 angelenkt ist, die an ihrem von dem Verbindungsgelenk 12 abgewandten Ende in einer stößelseitigen Anlenkung 14 an einem Stößel 15 gelagert ist, der in pressengestellfesten Führungen 16 bewegbar ist. In dem Verbindungsgelenk 12 ist ferner ein Pleuel 17 angelenkt, dessen von dem Verbindungsgelenk 12 abgewandtes Ende auf einer Antriebskurbel 18 gelagert ist, die eine gestellfeste, durch den Kurbelkreismittelpunkt 19 verlaufende Drehachse aufweist.
  • Fig. 1 zeigt einen Kurbelkreis 20, mit dessen Hilfe die charakteristischen Lagen der Antriebskurbel 18, des Pleuels 17 sowie der Stelzen 11, 13 dargestellt sind. Die stark ausgezogenen Linien stellen hierbei in der stark ausgeknickten Stellung die Endlage des Kniegelenkantriebes im oberen Totpunkt OT1 und in der geringer ausgeknickten Stellung eine Lüftstellung OT2 während eines Arbeitshubes dar (Fig. 2). Zwei charakteristische Lagen des Kniegelenkantriebes sind duch den ersten unteren Totpunkt UT1 und den zweiten unteren Totpunkt UT2 gegeben, wobei der untere Totpunkt UT1 gleich dem unteren Totpunkt UT2 ist bezogen auf den Hub des Stößels 15 (Fig. 2). In diesen Lagen bilden die strichpunktiert dargestellten Pleuel 17', 17" ein gleichschenkliges Dreieck. Eine auf der Kurbelkreissehne UTT UT2 errichtete Mittelsenkrechte 21 schneidet den pressengestellfesten Kurbelkreismittelpunkt 19. Die gestrichelt dargestellten Lagen der Pleuel 17"', 17"" entsprechen jeweils den Anfangspunkten 22, 23 der vor den Strecklagen 24 der Stelzen 11, 13 von diesen und der Kurbel 18 zu durchlaufenen Nennkraftwege SN. Damit der Stößel gleichgroße, zumindest nahezu gleichgroße Energiebeträge zu Beginn der Umformung und des Glanzprägens aufweist, müssen die aus dem Anfangspunkt 22, dem unteren Totpunkt UT1, dem Kurbelkreismittelpunkt 19 und dem Anfangspunkt 23, dem unteren Totpunkt UT2, dem Kurbelkreismittelpunkt 19 gebildeten Kreissegmente zumindest nahezu dekkungsgleich sein. Um nun eine kurze Arbeitsphase und eine möglichst große Zeitspanne für eine Be- und Entladung mittels einer Automationseinrichtung erzielen zu können, sollte der Zentriwinkel 25, der durch die Strecklagen 24 der Stelzen 11, 13 und die zugehörigen Stellungen des Pleuels 17', 17" und der Antriebskurbel 18', 18" bestimmt ist, einen spitz- bis stumpfwinkeligen Bereich einschließen. Vorzugsweise sollte der Zentriwinkel 25 spitzwinkelig bis zum Bereich eines rechten Winkels gewählt werden, um eine optimale Betriebsweise der Presse, die erfindungsgemäß mit einem zuvor beschriebenen Kniegelenkantrieb ausgerüstet ist, zu erreichen.
  • Der in Fig. 3 gezeigte Kniegelenkantrieb ist gegenüber dem in Fig. 1 gezeigten und vorstehend beschriebenen Kniegelenkantrieb derart modifiziert, daß die Stelze 11 (Fig. 1) zu einem Dreiecklenker 11, 11', 30 ausgebaut ist. Alle anderen Bauteile sind prinzipiell gleich denen in der Fig. 1 aufgebaut und mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die Auflösung der Stelze 11 in den Dreiecklenker 11, 11', 30 erlaubt einen kompakten, raumsparenden Aufbau des Kniegelenkantriebes.
  • Die Funktion der Kniegelenkantriebe ist im wesentlichen aus dem Diagramm gemäß Fig. 2 ablesbar. Während einer Umdrehung der Antriebskurbel 18 läuft der Stößel 15 aus der Endlage OT1 durch den ersten unteren Totpunkt UT1, wobei auf dem zugehörigen Nennkraftweg SN im wesentlichen die Umformarbeit geleistet wird. Nach einem Lüften des Stößels 15 bis zum Lüftpunkt OT2, der in unmittelbarer Nähe der unteren Totpunkte UT1, UT2 angeordnet sein sollte, erreicht der Stößel 15 den zweiten unteren Totpunkt UT2, wobei auf dem Nennkraftweg SN im wesentlichen eine Glanzprägung vorgenommen wird. Der Rücklauf in die Endlage 0T1 schließt sich unmittelbar an den zweiten Arbeitsschtag an.

Claims (3)

1. Verwendung eines Kniegelenkantriebes eines im Gestell einer Presse für unterschiedlich nacheinander auszuführende Bearbeitungsstufen wie Schneiden, Stanzen und Umformen von Blech und Blechteilen geführten Stößels (15) in Schmiede- und Umformpressen unter Ausnutzung der beiden während jedes Kurbelumlaufes erzielten Hübe für ein zweimaliges Auffahren des Werkzeuges auf ein Werkstück, mit einer im Pressengestell (bei 10) drehbeweglich gelagerten ersten Stelze (11), einer an dem Stößel (15) drehbeweglich gelagerten zweiten Stelze (13), einem mit dem gemeinsamen Verbindungsgelenk (12) beider Stelzen (11, 13) drehbeweglich verbundenen Pleuel (17) und einer Antriebskurbel (18), an der das von dem Verbindungsgelenk (12) abgewandte Ende des Pleuels (17) drehbeweglich gelagert ist, wobei die Stelzen (11, 13) während jedes Umlaufes der Antriebskurbel (18) entlang des Kurbelkreises (20) zweimal die Strecklage (24) und einmal jede der beiden die oberen Totpunkte (OT1, OT2) des Stößels (15) einstellenden ausgeknickten Endlagen erreichen, wobei das Werkstück während der Bewegung der Stelzen (11, 13) aus einer ersten ausgeknickten Endlage in die Strecklage (24) umgeformt und während der Bewegung der Stelzen (11, 13) aus der zweiten ausgeknickten Endlage in die so in der gegenläufigen Bewegung der Stelzen (11, 13) erreichte Strecklage (24) glanzgeprägt wird, wobei die den durch die Strecklagen (24) der Stelzen (11, 13) charakterisierten Stellungen (17', 17") des Pleuels (17) zugeordneten Stellungen (18', 18") der Antriebskurbel (18) einen Zentriwinkel (25) in dem von den Stelzen (11, 13) abgewandten Kreisabschnitt des Kurbelkreises (20) bilden, der kleiner 180 Winkelgrad ist und sich hieraus zwischen den Arbeitshüben eine größere Zeitspanne für den Werkstückwechsel ergibt, und wobei die in Umlaufrichtung der Antriebskurbel (18) vor den unteren Totpunkten (UT1, UT2) von der Antriebskurbel (18) durchlaufenen, mit den unteren Totpunkten (UT1, UT2) endenden, die Nennkraftwege (SN) darstellenden Kreissegmente (22, UT1, 19 und 23, UT2, 19) zumindest nahezu gleich groß sind.
2. Kniegelenkantrieb für eine Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stelze (11) einen Schenkel eines spitzwinkeligen Dreiecklenkers (11, 11', 30) bildet, dessen zweiter Schenkel (11') an dem der gestellfesten Anlenkung (10) abgewandten Ende mit dem Pleuel (17) verbunden ist.
3. Kniegelenkantrieb für eine Verwendung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zentriwinkel (25) einen annähernd rechten Winkel bildet.
EP81106163A 1980-08-08 1981-08-06 Verwendung eines Kniegelenkantriebes für eine Presse Expired EP0045948B1 (de)

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