EP1893401B1 - Vorrichtung zum stanzen und/oder umformen von blechen drähten und dergleichem - Google Patents

Vorrichtung zum stanzen und/oder umformen von blechen drähten und dergleichem Download PDF

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EP1893401B1
EP1893401B1 EP06741654A EP06741654A EP1893401B1 EP 1893401 B1 EP1893401 B1 EP 1893401B1 EP 06741654 A EP06741654 A EP 06741654A EP 06741654 A EP06741654 A EP 06741654A EP 1893401 B1 EP1893401 B1 EP 1893401B1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
column frame
pull rods
shafts
drive
top part
Prior art date
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EP06741654A
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English (en)
French (fr)
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EP1893401A1 (de
Inventor
Roland-Marcel Zumstein
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Original Assignee
Individual
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B15/00—Details of, or accessories for, presses; Auxiliary measures in connection with pressing
    • B30B15/04—Frames; Guides
    • B30B15/041—Guides
    • 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
    • B30B1/26—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 cams, eccentrics, or cranks
    • B30B1/28—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 cams, eccentrics, or cranks the cam, crank, or eccentric being disposed below the lower platen or table and operating to pull down the upper platen or slide
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B15/00—Details of, or accessories for, presses; Auxiliary measures in connection with pressing
    • B30B15/0064—Counterbalancing means for movable press elements

Definitions

  • the present invention relates to the field of stamping and forming technology. It relates to a device for punching and / or forming of sheets, wires and the like. According to the preamble of claim 1.
  • the one-sided design of the C-presses can lead to deformation when high pressing forces are exerted.
  • Another possibility is a columnar structure in which the superstructure of the machine is carried by columns arranged at the corners of the generally rectangular table. If a flywheel is present, special measures must be taken to be able to stop the press in an emergency in the shortest possible time. These are - combined with brakes - usually used quick release clutch mechanisms, which are arranged between flywheel and ram, and are triggered in an emergency.
  • the forces transmitted to the ram via the tie-rods are generated by a common frame movably disposed below the table, to which the tie-rods guided through the table are fastened.
  • the tie rods are added in the manner of a connecting rod individually via crank or eccentric drives in an up and down movement, which is transmitted to the plunger.
  • four tie rods expediently engage at the corners of the plunger.
  • the tie rods are combined in pairs. The tie rods of both pairs rotate in opposite directions, so that lateral forces on the plunger are compensated.
  • the generic US-A-5,566,373 discloses a press for powder metallurgy having on a table a press frame having a top over which a crossbar is disposed which are movable downwardly with two columns formed as tie rods to produce the pressing pressure on a metallurgical powder. The coupling of the tensile forces takes place directly on the transom.
  • the DE-A-3541387 discloses a press for making molded articles from powdered materials. Similar to the mentioned US-A-5,566,373 engages the force of tie rods primarily on a crossbar, which is connected via a press cylinder with an upper part of a column frame.
  • the JP-A-06170591 discloses a press with two tie rods. This is not suitable for punching.
  • the SU-A-424735 discloses a press which also has two tie rods acting on a crossbar.
  • the EP-A-1149688 discloses a drive for a press, a column rack is not provided.
  • the US-A-3,195,449 discloses a punch press having a movable head over a table which is guided on four pillars.
  • the head is moved with an eccentric drive, which acts on two opposite narrow sides of the head.
  • An essential feature of the invention is that the device has a Sub-drive has, and that the coupling of the tensile forces via tie rods and without ram directly on the top of a column frame, in which the tools are housed.
  • the device thus requires no longitudinal guides for the hub, since this task is taken over by the guide columns of the commercial pillar frame. All materials between column frame and actuator are only loaded under pressure; that is, even at high punching forces, the machine frame can be manufactured with minimum material costs. Due to the low overall height of the machine, temperature fluctuations have a very small influence on the tool end position at bottom dead center.
  • the sub-drive is preferably designed so that the tensile force is generated individually for each of the tie rods, and that the tensile force of each tie rod is generated by an associated eccentric or crank drive.
  • the tie rods of a pull rod pair of eccentrics or cranks are driven, sitting on a common shaft, and in particular when two similar pairs of tie rods are provided, and the two tie rod pairs arranged and driven are that their movement is mirror-symmetrical to a vertical median plane, and provided within the column frame work space for receiving the Tools between the two tie rod pairs lies.
  • the four tie rods distribute the force on the tool. Even with off-center power requirements, the tool closes absolutely parallel.
  • the direct drive of the eccentric shafts eliminates the Flywheel. Further eliminates the clutch and brake, which require maintenance by the wear. By eliminating the flywheel can be at a very low speed (1 min -1 ), based on the eccentric shaft, worked. If the machine is driven by a servomotor and secured by sensor technology, it can be stopped within a few degrees of the eccentric in the fault or emergency stop area. The minimal use of momentum forces thus allows optimum protection for people and tools.
  • the tie rods of a tie rod pair are connected to each other at the upper end by a horizontally extending pressure bar, which pressure bar is rotatably mounted with its ends respectively in one of the tie rods, wherein the pressure bar for coupling the tensile forces is screwed to the upper part of the column frame.
  • the sub-drive is preferably housed in a sub-frame, and the table is arranged on top of the sub-frame.
  • the sub-drive comprises a drive motor and a plurality of parallel shafts, wherein the sub-frame has two opposite side walls, and the drive motor and the shafts are mounted in the side walls.
  • a further embodiment of the invention is characterized in that the column frame is substantially rectangular, that within the column frame four guide columns are provided, which are placed in the area of the four corners of the column frame, and that the tensile forces are coupled respectively in the immediate vicinity of the guide columns in the upper part of the column frame.
  • the column frame can be driven in a particularly effective and reliable manner if the tensile forces are coupled into the upper part of the column frame close to the point where the forces for stamping or forming within the column frame are required.
  • the device 10 comprises a table 15 arranged on the upper side of a lower frame 11, on which a commercial pillar frame 16 is mounted.
  • the base 11 consists essentially of a rectangular Base plate 12 and two parallel, opposite side walls 13 and 14 ( Fig. 2 ), which are mounted vertically standing on the base plate 12.
  • the table 15 rests on the side walls 13, 14 on top and is supported by them.
  • a subframe which is made in one piece, for example as a cast part.
  • Under the base plate 12 can be provided at the corners height adjustable feet 41, 42, 42 'to compensate for unevenness of the floor when setting up the device.
  • a lower drive which comprises a drive motor 20 and a plurality of shafts 23, 27 and 28 having gear.
  • eccentric drives 29, 30 are four tie rods 31, 32, 32 'driven individually, the downward pulling forces (simple arrows in Fig. 2 ) directly into the column frame 16.
  • the shafts 23, 27 and 28 are rotatably mounted in the side walls 13, 14 of the undercarriage 11 by means of suitable bearings 39, 40.
  • the drive motor 20 is mounted in the side walls 13, 14 and protrudes with its motor shaft 46 from the side wall 14 to the outside.
  • a first gear which drives a toothed belt 21, a seated on the shaft 23 second gear 22.
  • a third gear 26 is rotatably disposed in the interior of the undercarriage 11, which meshes with a fourth gear 25 on the shaft 27.
  • the fourth gearwheel 25 meshes with an equally large fifth gearwheel 26 on the shaft 28, so that the shafts 27 and 28 rotate at the same speed but opposite.
  • the gears 24, 25 and 26 are in the view of Fig. 1 hidden by the side wall 14, but are drawn for better visibility because of solid (in Fig. 2 the shaft 23 with the gears 22 and 24 is completely omitted, to release the view of the shaft 27).
  • the pillar frame 16 comprises a lower part 17 and a top 19. With the flat underside of the lower part 17, the pillar frame 16 rests on the table 15 and is releasably secured on the table 15 by means of clamping claws or the like.
  • Lower part 17 and upper part 19 are connected to each other by a plurality of columns 18.
  • the columns 18 guide the upper part 19 precisely in the vertical direction when it is displaced relative to the lower part 17.
  • upper part 19 and lower part 17 are rectangular and four columns 18 are provided, which are placed at the corners of the column frame 16.
  • the pillar frame may also have another basic shape. Likewise, only two or three, or even more than four columns may be present to guide the upper and lower parts 19 and 17 of the pillar frame 16 relative to one another during the punching or forming process. Between the columns 18 of the pillar frame 16 is the actual working space 44, in which the attached to the upper and lower part 19, 17 tools are housed.
  • the inventive direct initiation of the tensile forces generated in the individual eccentric drives 29, 30 and transmitted by the tie rods 31, 32, 32 'into the column frame 16 takes place on top of the upper part 19.
  • the upper side resting pressure bar 33, 34 are provided, which are screwed at several points with the upper part 19.
  • the pressure bars 33, 34 protrude laterally beyond the upper part 19 at both ends with circular-cylindrical sections.

Landscapes

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

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Stanz- und Umformtechnik. Sie betrifft eine Vorrichtung zum Stanzen und/oder Umformen von Blechen, Drähten und dgl. gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
    • STAND DER TECHNIK
  • Für das Ausführen von Stanz- und/oder Umformschritien bei Blechen, Blechbändern, Drähten oder dgl. werden häufig Universalpressen verwendet, die einen Tisch aufweisen, auf den ein in vertikaler Richtung geführter, motorisch oder hydraulisch angetriebener Stössel zyklisch herabgesenkt werden kann. Zwischen dem Tisch und dem Stössel werden meist handelsübliche, unter die sogenannten Normalien fallenden Säulengestelle eingesetzt, die jeweils ein Ober- und Unterteil zur Aufnahme der eigentlichen Werkzeuge aufweisen. Ober- und Unterteil des Säulengestells sind in der vertikalen Bewegung relativ zueinander durch eine Mehrzahl (z.B. 2, 3 oder 4) von Führungssäulen geführt. Das Oberteil des Säulengestells wird mit dem Stössel der Presse fest verbunden, das Unterteil entsprechend auf dem Tisch fixiert.
  • Für den Antrieb des Stössels gibt es verschiedene Konfigurationen. Eine dieser Konfigurationen umfasst einen Exzenter- oder Kurbelantrieb, der oberhalb des Stössels angeordnet und meist mit einem grossen Schwungrad ausgestattet ist, das dem schweren Stössel eine gleichmässige Bewegung verleiht. Weil bei dieser Konfiguration grosse und bewegte Massen oberhalb des Säulengestells vorhanden sind, muss die Presse über den Tisch hinaus sehr stabil ausgeführt sein, damit die beim Stanzvorgang auftretenden Kräfte sicher aufgefangen werden können. Gleichzeitig muss aber berücksichtigt werden, dass in ausreichendem Masse Zugang zum Tisch besteht, um das zu bearbeitende Material in den Arbeitsbereich zuführen und ggf. Werkzeuge bzw. Säulengestelle auswechnseln zu können. Eine Möglichkeit dazu bieten die sogenannten C-Pressen, deren Gestell die Form eines zu drei Seiten offenen C hat. Die einseitige Konstruktion der C-Pressen kann jedoch zu Verformungen führen, wenn hohe Presskräfte ausgeübt werden. Eine andere Möglichkeit besteht in einem säulenartigen Aufbau, bei dem der Oberbau der Maschine von Säulen getragen wird, die an den Ecken des in der Regel rechteckigen Tisches angeordnet sind. Wenn ein Schwungrad vorhanden ist, müssen besondere Massnahmen vorgesehen werden, um die Presse im Notfall innerhalb kürzester Zeit anhalten zu können. Dazu werden - kombiniert mit Bremsen - meist schnell lösbare Kupplungsmechanismen eingesetzt, die zwischen Schwungrad und Stössel angeordnet sind, und im Notfall ausgelöst werden.
  • Ein anderes Problem stellt die Einleitung der Presskraft in den Stössel dar. Wenn die Kraft zentral eingeleitet wird, können - insbesondere wenn die Werkzeuge nicht mittig zum Stössel angeordnet sind - Querkräfte entstehen, die das Arbeitsergebnis negativ beeinflussen. Es sind deshalb auch schon Vorschläge gemacht worden, mittels Kniehebeleinheiten die zentral von einem Exzenterantrieb erzeugten Kräfte gleichmässig verteilt an verschiedenen Stellen des Stössels in denselben einzuleiten (siehe z.B. die EP-B1-0 765 735 ).
  • Weiterhin sind seit langem Vorschläge bekannt, den Antrieb des Stössels bei derartigen Pressen platzsparend unterhalb des Tisches anzuordnen ("Unterantrieb") und die dort erzeugten Kräfte über Zugstangen auf den oberhalb des Tisches gelagerten Stössel zu übertragen. Derartige Pressen sind beispielsweise in der US-A-3,082,725 oder der US-A-2,727,573 oder der GB-786,695 oder der WO-A1-99/02333 beschrieben.
  • Bei der in der WO-A1-99/02333 offenbarten Presse werden die über die Zugstangen auf den Stössel übertragenen Kräfte durch einen unterhalb des Tisches beweglich angeordneten, gemeinsamen Rahmen erzeugt, an dem die durch den Tisch geführten Zugstangen befestigt sind. Bei den Pressen aus der US-A-3,082,725 oder der US-A-2,727,573 oder der GB-786,695 werden die Zugstangen nach Art eines Pleuels einzeln über Kurbel- oder Exzenterantriebe in eine Auf- und Abbewegung versetzt, die auf den Stössel übertragen wird. Bei einem rechteckigen Stössel greifen vier Zugstangen zweckmässigerweise an den Ecken des Stössels an. Die Zugstangen sind paarweise zusammengefasst. Die Zugstangen beider Paare rotieren gegenläufig, so dass Querkräfte auf den Stössel kompensiert werden.
  • Die gattungsbildende US-A-5,566,373 offenbart eine Presse für die Pulvermetallurgie, die auf einem Tisch ein Pressgestell aufweist, das einen Oberteil aufweist, über dem ein Querbalken angeordnet ist, welcher mit zwei als Zugstangen ausgebildeten Säulen nach unten bewegbar sind, um den Pressdruck auf ein metallurgisches Pulver zu erzeugen. Die Einkoppelung der Zugkräfte erfolgt direkt am Querbalken.
  • Die DE-A-3541387 offenbart eine Presse zum Herstellen von Formlingen aus pulverförmigen Werkstoffen. Ähnlich wie bei der genannten US-A-5,566,373 greift die Kraft von Zugstangen primär an einem Querbalken an, der über einen Presszylinder mit einem Oberteil eines Säulengestells verbunden ist.
  • Die JP-A-06170591 offenbart eine Presse mit zwei Zugstangen. Diese eignet sich nicht zum Stanzen. Die SU-A-424735 offenbart eine Presse, die ebenfalls zwei Zugstangen besitzt, die auf einen Querbalken wirken. Die EP-A-1149688 offenbart einen Antrieb für eine Presse, ein Säulengestell ist nicht vorgesehen.
  • Die US-A-3,195,449 offenbart eine Stanzpresse, die über einem Tisch einen beweglichen Kopf aufweist, der an vier Säulen geführt ist. Der Kopf wird mit einem Exzenterantrieb bewegt, der an zwei gegenüberliegenden Schmalseiten des Kopfes angreift.
  • Die bekannten, mit einem Stössel arbeitenden Pressen haben jedoch verschiedene Nachteile:
    • Der schwere Stössel stellt eine grosse bewegte Masse dar, die bei der zyklischen Bewegung erhebliche Erschütterungen verursacht, einen unruhigen Lauf der Maschine zur Folge hat und zu entsprechenden Schallemissionen führt.
    • Der Stössel muss oberhalb des Tisches vertikal geführt werden, was nicht nur einen erheblichen konstruktiven Aufwand bedeutet, sondern auch Platz beansprucht und den Zugang zum Arbeitsraum der Presse erschwert.
    • Wird innerhalb des Antriebs ein Schwungrad eingesetzt, müssen besondere Vorkehrungen für den schnellen Stillstand der Presse beim Not-Aus getroffen werden.
    • Durch den Stössel ergibt sich eine vergleichsweise grosse Bauhöhe der Maschine, die bei Temperaturschwankungen zu deutlichen Veränderungen der Werkzeugendlage im unteren Totpunkt führen kann.
    • Die Kräfte auf die Werkzeuge werden relativ weit oberhalb der Werkzeuge in den Stössel eingeleitet, was die Entstehung von störenden Querkräften begünstigt.
    DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zum Stanzen und/oder Umformen von Blechen, Drähten und dgl. anzugeben, welche die Nachteile der bekannten Vorrichtungen vermeidet und sich insbesondere durch einen raumsparenden, stark vereinfachten Aufbau, geringe Erschütterungen und Schallemissionen während des Betriebes, einen vereinfachten Antrieb und insbesondere eine hohe Qualität des Stanz- oder Umformprozesses auszeichnet.
  • Die Aufgabe wird durch die Gesamtheit der Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Ein wesentliches Merkmal der Erfindung besteht darin, dass die Vorrichtung einen Unterantrieb aufweist, und dass die Einkopplung der Zugkräfte über Zugstangen und ohne Stössel direkt am Oberteil eines Säulengestells erfolgt, in welchem die Werkzeuge untergebracht sind. Die Vorrichtung benötigt dadurch keine Längsführungen für den Hub, da diese Aufgabe durch die Führungssäulen des handelsüblichen Säulengestelles übernommen wird. Alle Materialen zwischen Säulengestell und Antrieb werden nur auf Druck belastet; d.h. auch bei hohen Stanzkräften kann das Maschinengestell mit minimalstem Materialaufwand hergestellt werden. Durch die geringe Bauhöhe der Maschine haben Temperaturschwankungen einen sehr geringen Einfluss auf die Werkzeugendlage am unteren Totpunkt.
  • Der Unterantrieb ist dabei vorzugsweise so ausgebildet, dass die Zugkraft für jede der Zugstangen einzeln erzeugt wird, und dass die Zugkraft jeder Zugstange durch einen zugeordneten Exzenter- oder Kurbelantrieb erzeugt wird.
  • Besonders günstig ist die Verteilung der Zugkräfte, da gemäss der Erfindung wenigstens zwei Paare von Zugstangen vorgesehen sind, welche die Zugkräfte an gegenüberliegenden Seiten des Oberteils einkoppeln. Dies insbesondere wenn gemäss einer Weiterbildung der Erfindung die Zugstangen eines Zugstangen-Paares von Exzentern bzw. Kurbeln angetrieben werden, die auf einer gemeinsamen Welle sitzen, und wenn insbesondere zwei gleichartige Paare von Zugstangen vorgesehen sind, und die beiden Zugstangen-Paare so angeordnet und angetrieben sind, dass ihre Bewegung spiegelsymmetrisch zu einer senkrecht stehenden Mittelebene verläuft, und ein innerhalb des Säulengestells vorgesehener Arbeitsraum zur Aufnahme der Werkzeuge zwischen den beiden Zugstangen-Paaren liegt. Die vier Zugstangen verteilen die Kraft auf das Werkzeug. Auch bei aussermittigem Kraftbedarf schliesst das Werkzeug absolut parallel. Durch die gegenläufigen Zugstangen werden die Querkräfte auf das Führungssystem des Säulengestelles aufgehoben. Durch die direkte Krafteinleitung der vier Zugstangen auf das Werkzeug entfällt die grosse Masse des Stössels. Dadurch wird ein sehr ruhiger Lauf der Maschine erreicht. Wie die vier Zugstangen gegenläufig arbeiten, werden die bewegten Massen der Zugstangen in der horizontalen Achse aufgehoben.
  • Besonders einfach wird der Unterantrieb, wenn die beiden Zugstangen-Paare jeweils durch eine gemeinsame Welle angetrieben werden, wenn die beiden Wellen parallel zueinander angeordnet sind, wenn die beiden Wellen durch zwei in Eingriff stehende Zahnräder, von denen jedes auf einer der Wellen drehfest montiert ist, gegenläufig rotieren und miteinander synchronisiert sind, wenn eine der beiden Wellen, insbesondere über ein Zahnradgetriebe, durch einen Antriebsmotor angetrieben ist, und wenn der Antriebsmotor ein elektrisch betriebener Servomotor ist. Durch den Direktantrieb der Exzenterwellen entfällt die Schwungmasse. Weiter entfallen Kupplung und Bremse, welche durch den Verschleiss Wartungsarbeit benötigen. Durch den Wegfall der Schwungmasse kann auch mit sehr kleiner Drehzahl (1 min-1), bezogen auf die Exzenterwelle, gearbeitet werden. Wird die Maschine mittels Servomotor angetrieben und durch Sensortechnik abgesichert, kann sie im Störungs- oder Not-Aus-Bereich innert wenigen Winkelgraden der Exzenter gestoppt werden. Der minimale Einsatz von Schwungkräften gestattet damit einen optimalen Schutz für Mensch und Werkzeuge.
  • Vorzugsweise sind die Zugstangen eines Zugstangen-Paares am oberen Ende jeweils durch einen horizontal verlaufenden Druckbalken miteinander verbunden, welcher Druckbalken mit seinen Enden jeweils in einer der Zugstangen drehbar gelagert ist, wobei der Druckbalken zur Einkopplung der Zugkräfte mit dem Oberteil des Säulengestells verschraubt ist.
  • Durch den gegenläufigen Antrieb dar Doppelexzenterwellen ist ein Massenausgleich in horizontaler Ebene ohne weitere Massnahmen gegeben. Die Masse in der vertikalen Ebene, die durch den Hub entsteht, wird durch das erfindungsgemässe Konzept auf das minimal Nötigste beschränkt. Es können jedoch zusätzlich im Unterantrieb Mittel zum Massenausgleich des sich auf- und abwärtsbewegenden Oberteils des Säulengestells vorgesehen werden, welche insbesondere Gegengewichte umfassen, welche drehfest und unwuchtig an den Wellen angebracht sind.
  • Der Unterantrieb ist vorzugsweise in einem Untergestell untergebracht, und der Tisch ist auf der Oberseite des Untergestells angeordnet. Der Unterantrieb umfasst einen Antriebsmotor und eine Mehrzahl von parallelen Wellen, wobei das Untergestell zwei gegenüberliegende Seitenwände aufweist, und der Antriebsmotor und die Wellen in den Seitenwänden gelagert sind.
  • Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass das Säulengestell im wesentlichen rechteckig ist, dass innerhalb des Säulengestells vier Führungssäulen vorgesehen sind, die im Bereich der vier Ecken des Säulengestells platziert sind, und dass die Zugkräfte jeweils in unmittelbarer Nähe der Führungssäulen in das Oberteil des Säulengestells eingekoppelt werden.
  • Besonders wirkungsvoll und funktionssicher kann das Säulengestell angetrieben werden, wenn die Zugkräfte jeweils nahe an der Stelle in das Oberteil des Säulengestells eingekoppelt werden, wo die Kräfte zum Stanzen bzw. Umformen innerhalb des Säulengestells benötigt werden.
    • KURZE ERLÄUTERUNG DER FIGUREN
  • Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigen
    • Fig. 1
    in einer vereinfachten Seitenansicht ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung nach der Erfindung, wobei Teile des Unterantriebs der besseren Sichtbarkeit wegen durchgezogen gezeichnet sind, obgleich sie eigentlich verdeckt sind; und
    Fig. 2
    die Vorrichtung aus Fig. 2 in einer anderen Ansicht mit dem Blick ins Innere des Untergestells.
    WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
  • In den Fig. 1 und zwei sind verschieden Seitenansichten einer Pressvorrichtung gemäss einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wiedergegeben. Die Vorrichtung 10 umfasst einen auf der Oberseite eines Untergestells 11 angeordneten Tisch 15, auf dem ein handelsübliches Säulengestell 16 montiert wird. Das Untergestell 11 besteht im wesentlichen aus einer rechteckigen Grundplatte 12 und zwei parallelen, gegenüberliegen Seitenwänden 13 und 14 (Fig. 2), die auf der Grundplatte 12 senkrecht stehend befestigt sind. Der Tisch 15 liegt auf den Seitenwänden 13, 14 oben auf und wird von diesen getragen. Es versteht sich von selbst, dass anstelle eines aus einzelnen Platten zusammengeschraubten oder zusammengeschweissten Untergestells auch ein Untergestell eingesetzt werden kann, das einstückig, z.B. als Gussteil, ausgeführt ist. Unter der Grundplatte 12 können an den Ecken höhenverstellbare Füsse 41, 42. 42' vorgesehen sein, um Unebenheiten des Bodens beim Aufstellen der Vorrichtung auszugleichen.
  • Innerhalb des Untergestells 11 ist ein Unterantrieb angeordnet, der einen Antriebsmotor 20 und ein mehrere Wellen 23, 27 und 28 aufweisendes Getriebe umfasst. Über an den Enden der Wellen 27 und 28 vorgesehene Exzenterantriebe 29, 30 werden vier Zugstangen 31, 32, 32' einzeln angetrieben, die nach unten gerichtete Zugkräfte (einfache Pfeile in Fig. 2) direkt in das Säulengestell 16 einleiten. Die Wellen 23, 27 und 28 sind mittels geeigneter Lager 39, 40 in den Seitenwänden 13, 14 des Untergestells 11 drehbar gelagert. Desgleichen ist der Antriebsmotor 20 in den Seitenwänden 13, 14 gelagert und steht mit seiner Motorwelle 46 aus der Seitenwand 14 nach aussen vor. Auf der Motorwelle 46 sitzt ein erstes Zahnrad, das über einen Zahnriemen 21 ein auf der Welle 23 sitzendes zweites Zahnrad 22 antreibt. Auf der Welle 23 ist im Inneren des Untergestells 11 ein drittes Zahnrad 26 drehfest angeordnet, das mit einem vierten Zahnrad 25 auf der Welle 27 kämmt. Mit dem vierten Zahnrad 25 seinerseits kämmt ein gleich grosses fünftes Zahnrad 26 auf der Welle 28, so dass die Wellen 27 und 28 gleich schnell, aber entgegengesetzt drehen. Die Zahnräder 24, 25 und 26 sind in der Ansicht der Fig. 1 an sich von der Seitenwand 14 verdeckt, sind aber der besseren Sichtbarkeit wegen durchgezogen eingezeichnet (in Fig. 2 ist die Welle 23 mit den Zahnrädern 22 und 24 ganz weggelassen, um den Blick auf die Welle 27 freizugeben).
  • An den nach aussen vorstehenden Enden der Wellen 27 und 28 sind jeweils Exzenter 29, 30 angebracht, auf denen die Zugstangen 31, 32, 32' mit ihren unteren Enden mittels der Lager 37, 38 drehbar gelagert sind, und die eine zyklische Auf- und Abbewegung der Zugstangen 31, 32, 32' bewirken, wenn sich die Wellen 27, 28 - angetrieben durch den Antriebsmotor 20 - drehen. Die Länge der Zugstangen 31, 32, 32' ist so bemessen, dass sie kurz oberhalb des Säulengestells 16 enden. Das Säulengestell 16 umfasst ein Unterteil 17 und ein Oberteil 19. Mit der ebenen Unterseite des Unterteils 17 liegt das Säulengestell 16 auf dem Tisch 15 auf und ist mittels Spannpratzen oder dgl. auf dem Tisch 15 lösbar befestigt. Unterteil 17 und Oberteil 19 sind durch eine Mehrzahl von Säulen 18 miteinander verbunden. Die Säulen 18 führen das Oberteil 19 präzise in vertikaler Richtung, wenn es relativ zum Unterteil 17 verschoben wird. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind Oberteil 19 und Unterteil 17 rechteckig ausgebildet und vier Säulen 18 vorgesehen, die an den Ecken des Säulengestells 16 platziert sind. Das Säulengestell kann auch eine andere Grundform aufweisen. Desgleichen können auch nur zwei oder drei, oder auch mehr als vier Säulen vorhanden sein, um das Ober- und Unterteil 19 bzw. 17 des Säulengestells 16 beim Stanz- oder Umformvorgang relativ zueinander zu führen. Zwischen den Säulen 18 des Säulengestells 16 befindet sich der eigentliche Arbeitsraum 44, in welchem die am Ober- und Unterteil 19, 17 befestigten Werkzeuge untergebracht sind.
  • Die erfindungsgemässe direkte Einleitung der in den einzelnen Exzenterantrieben 29, 30 erzeugten und von den Zugstangen 31, 32, 32' übertragenen Zugkräfte in das Säulengestell 16 erfolgt auf der Oberseite des Oberteils 19. Dazu sind vorzugsweise zwei sich quer über das Oberteil 19 erstreckende, auf der Oberseite aufliegende Druckbalken 33, 34 vorgesehen, die an mehreren Stellen mit dem Oberteil 19 verschraubt sind. Die Druckbalken 33, 34 ragen an beiden Enden mit kreiszylindrischen Abschnitten über das Oberteil 19 seitlich hinaus. An den kreiszylindrischen Abschnitten sind die Zugstangen 31, 32, 32' mittels Lagern 35, 36 drehbar angelenkt. Wenn die beiden Wellen 27, 28 vom Antriebsmotor 20 angetrieben werden und sich gegenläufig drehen, wird die Drehbewegung über die Exzenterantriebe und Zugstangen 31, 32, 32' in eine zyklische Auf- und Abbewegung des Oberteils 19 des Säulengestells 16 umgesetzt (Doppelpfeil in Fig. 2). Der Stanz- oder Umformprozess findet in der Abwärtsbewegung des Oberteils 19 statt, wobei die dazu benötigten Kräfte als Zugkräfte vom Unterantrieb über die Zugstangen 31, 32, 32' übertragen werden. Bei den im Arbeitsraum 44 angeordneten Werkzeugen können die zum Stanzen oder Umformen benötigten Kräfte an verschiedenen Stellen des Werkzeugs auftreten. Generell ist es für die Wirkungsweise des Antriebs besonders günstig, wenn die Zugkräfte jeweils nahe an der Stelle in das Oberteil 19 des Säulengestells 16 eingekoppelt werden, wo die Kräfte zum Stanzen bzw. Umformen innerhalb des Säulengestells 16 benötigt werden.
  • Da sich die Zugstangen 31, 32, 32' paarweise im Gleichtakt bewegen und die von den beiden Wellen 27, 28 angetriebenen Zugstangenpaare sich spiegelbildlich zu einer vertikalen Mittelebene 44 durch den Arbeitsraum bewegen, kompensieren sich allfällige Querkräfte weitgehend. Da beim Stanz- bzw. Umformvorgang nur die vergleichsweise kleine Masse des Oberteils 19 und des oberen Werkzeugs bewegt wird, ergeben sich vergleichsweise geringe Vibrationen und eine vergleichsweise geringe Geräuschentwicklung. Weiterhin sind für den Betrieb keine grossen Schwungmassen nötig. Dies hat den Vorteil, dass bei Einsatz eines Servomotors als Antriebsmotor im Falle des Not-Aus die Vorrichtung bei entsprechender Ansteuerung direkt durch Stoppen des Motors in sehr kurzer Zeit angehalten werden kann. Anstelle eines Servomotors kann aber auch ein einfacher Elektromotor mit zusätzlicher Bremseinrichtung (Bremsmotor) als Antriebsmotor eingesetzt werden. Um auch die Bewegung des Oberteils 19 massenmässig zu kompensieren, können an den Wellen 27, 28 Gegengewichte 43 drehfest und unwuchtig angebracht werden.
  • Insgesamt ergibt sich mit der Erfindung eine Vorrichtung zum Stanzen und/oder Umformen, die sich durch die folgenden Vorteile auszeichnet:
    • Die für den Stanzvorgang benötigten Kräfte werden möglichst nahe bei den Werkzeugen aufgebracht.
    • Die Presse benötigt keine Längsführungen für den Hub, da diese Aufgabe durch die Führungssäulen des handelsüblichen Säulengestelles übernommen wird.
    • Durch die zwei Doppelexzenter, welche die 4 Zugstangen antreiben, ist die Parallelität der Kräfte, die auf das Säulengestell bzw. auf das Werkzeug wirken, jederzeit gewährleistet. Vier Zugstangen verteilen die Kraft auf das Werkzeug. Auch bei aussermittigem Kraftbedarf schliesst das Werkzeug absolut parallel.
    • Alle Materialen zwischen Säulengestell und Antrieb werden nur auf Druck belastet; d.h. auch bei hohen Stanzkräften kann das Maschinengestell mit minimalstem Materialaufwand hergestellt werden.
    • Durch die geringe Bauhöhe der Maschine haben Temperaturschwankungen einen sehr geringen Einfluss auf die Werkzeugendlage am unteren Totpunkt.
    • Durch den gegenläufigen Antrieb dar Doppelexzenterwellen ist ein Massenausgleich in horizontaler Ebene ohne weitere Massnahmen gegeben. Durch die gegenläufigen Zugstangen werden die Querkräfte auf das Führungssystem des Säulengestelles aufgehoben.
    • Die Masse in der vertikalen Ebene, die durch den Hub entsteht, wird durch dieses Konzept auf das minimal Nötigste beschränkt.
    • Beide vorgenannten Bedingungen gewähren einen möglichst vibrationsfreien Lauf auch ohne komplexen Massenausgleich. Dies auch bei hohen Arbeitsleistungen.
    • Durch die sehr kompakte Bauweise werden die Schallemissionen, die im wesentlichen noch durch den Stanzvorgang verursacht werden, von möglichst wenigen metallischen Teilen übernommen.
    • Durch diese Antriebsart kann die Maschine sehr kompakt gebaut werden. Die kompakte Bauweise gestattet es, die Maschinen in einem schall- und vibrationsdämmenden Gehäuse unterzubringen, womit die Belastungen für Mensch und Umwelt auf ein absolutes Minimum reduziert werden.
    • Wird die Maschine mittels Servomotor angetrieben und durch Sensortechnik abgesichert, kann sie im Störungs- oder Not-Aus-Bereich innert wenigen Graden der Exzenter gestoppt werden. Der minimale Einsatz von Schwungkräften gestattet damit einen optimalen Schutz für Mensch und Werkzeuge.
    • Direktantrieb der Exzenterwellen, dadurch entfällt die Schwungmasse. Weiter entfallen Kupplung und Bremse, welche durch den Verschleiss Wartungsarbeit benötigen.
    • Durch Wegfall der Schwungmasse kann auch mit sehr kleiner Drehzahl (1 min-1) bezogen auf die Exzenterwelle gearbeitet werden.
    • Durch die direkte Krafteinleitung der vier Zugstangen auf das Werkzeug entfällt die grosse Masse des Stössels. Dadurch wird ein sehr ruhiger Lauf der Maschine erreicht.
    • Die vier Zugstangen arbeiten gegenläufig, dadurch werden die bewegten Massen der Zugstangen in der horizontalen Achse aufgehoben.
    • Durch den Wegfall der grossen Masse beim Stössel kann die Maschine in sehr kurzer Zeit gestoppt werden.
    BEZUGSZEICHENLISTE
    • 10
    Stanz- und/oder Umformvorrichtung
    11
    Untergestell
    12
    Grundplatte
    13,14
    Seitenwand
    15
    Tisch
    16
    Säulengestell
    17
    Unterteil
    18
    Führungssäule
    19
    Oberteil
    20
    Antriebsmotor (Servomotor)
    21
    Zahnriemen
    22,24-26
    Zahnrad
    23,27,28
    Welle
    29,30
    Exzenter
    31,32,32'
    Zugstange
    33,34
    Druckbalken
    35-40
    Lager
    41,42,42'
    Fuss (verstellbar)
    43
    Gegengewicht
    44
    Arbeitsraum
    45
    Mittelebene
    46
    Motorwelle

Claims (14)

  1. Vorrichtung (10) zum Stanzen und/oder Umformen von Blechen, Drähten und dgl., mit einem Tisch (15) zur Aufnahme eines auswechselbaren Säulengestelles (16), welches ein Unterteil (17) und ein Oberteil (19) aufweist, die mittels mehrerer senkrechter Führungssäulen (18) relativ zueinander in senkrechter Richtung verschiebbar geführt sind, sowie mit einem unterhalb des Tisches (15) angeordneten Unterantrieb (20,..,30) zur Erzeugung von nach unten gerichteten Zugkräften, die mittels einer Mehrzahl von Zugstangen (31, 32, 32') in das Oberteil (19) des Säulengestells (16) eingekoppelt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Einkopplung der Zugkräfte direkt am Oberteil (19) des Säulengestells (16) erfolgt und dass zwei Paare von Zugstangen (32, 32') vorgesehen sind, welche die Zugkräfte an gegenüberliegenden Seiten des Oberteils (19) einkoppeln, dass die Zugstangen (32, 32,') eines Zugstangen-Paares am oberen Ende jeweils durch einen horizontal verlaufenden Druckbalken (33, 34) miteinander verbunden sind, welcher Druckbalken (33, 34) mit seinen Enden jeweils in einer der Zugstangen (32, 32') drehbar gelagert ist, und dass der Druckbalken (33, 34) zur Einkopplung der Zugkräfte mit dem Oberteil (19) des Säulengestells (16) verschraubt ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Unterantrieb (20,..,30) so ausgebildet ist, dass die Zugkraft für jede der Zugstangen (31, 32, 32') einzeln erzeugt wird.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugkraft jeder Zugstange (31, 32, 32') durch einen zugeordneten Exzenter- oder Kurbelantrieb (27, 28, 29, 30) erzeugt wird.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugstangen (32, 32') eines Zugstangen-Paares von Exzentern (29, 30) bzw. Kurbeln angetrieben werden, die auf einer gemeinsamen Welle (27, 28) sitzen.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwei gleichartige Paare von Zugstangen (31, 32, 32') vorgesehen sind, und dass die beiden Zugstangen-Paare (31, 32, 32') so angeordnet und angetrieben sind, dass ihre Bewegung spiegelsymmetrisch zu einer senkrecht stehenden Mittelebene (45) verläuft, und dass ein innerhalb des Säulengestells (16) vorgesehener Arbeitsraum (44) zur Aufnahme der Werkzeuge zwischen den beiden Zugstangen-Paaren (31, 32, 32') liegt.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Zugstangen-Paare (31, 32, 32') jeweils durch eine gemeinsame Welle (27, 28) angetrieben werden, dass die beiden Wellen (27, 28) parallel zueinander angeordnet sind, und dass die beiden Wellen (27, 28) durch zwei in Eingriff stehende Zahnräder (25, 26), von denen jedes auf einer der Wellen (27, 28) drehfest montiert ist, gegenläufig rotieren und miteinander synchronisiert sind.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine der beiden Wellen (27, 28), insbesondere über ein Zahnradgetriebe (21, 22, 24, 25), durch einen Antriebsmotor (20) angetrieben ist.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsmotor (20) ein elektrisch betriebener Servomotor oder Bremsmotor ist.
  9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Unterantrieb (20,..,30) Mittel (43) zum Massenausgleich des sich auf- und abwärtsbewegenden Oberteils (19) des Säulengestells (16) vorgesehen sind.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Massenausgleichsmittel Gegengewichte (43) umfassen, welche drehfest und unwuchtig an den Wellen (27, 28) angebracht sind.
  11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Unterantrieb (20,..,30) in einem Untergestell (11) untergebracht ist, und dass der Tisch (15) auf der Oberseite des Untergestells (11) angeordnet ist.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Unterantrieb (20,..,30) einen Antriebsmotor (20) und eine Mehrzahl von parallelen Wellen (23, 27, 28) umfasst, dass das Untergestell (11) zwei gegenüberliegende Seitenwände (13, 14) aufweist, und dass der Antriebsmotor (20) und die Wellen (23, 27, 28) in den Seitenwänden gelagert sind.
  13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Säulengestell (16) im wesentlichen rechteckig ist, dass innerhalb des Säulengestells (16) vier Führungssäulen (18) vorgesehen sind, die im Bereich der vier Ecken des Säulengestells (16) platziert sind, und dass die Zugkräfte jeweils in unmittelbarer Nähe der Führungssäulen (18) in das Oberteil (19) des Säulengestells (16) eingekoppelt werden.
  14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugkräfte jeweils nahe an der Stelle in das Oberteil (19) des Säulengestells (16) eingekoppelt werden, wo die Kräfte zum Stanzen bzw. Umformen innerhalb des Säulengestells (16) benötigt werden.
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