EP1912780A1 - Handbetätigte presse mit überlastsicherung - Google Patents

Handbetätigte presse mit überlastsicherung

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EP1912780A1
EP1912780A1 EP06754698A EP06754698A EP1912780A1 EP 1912780 A1 EP1912780 A1 EP 1912780A1 EP 06754698 A EP06754698 A EP 06754698A EP 06754698 A EP06754698 A EP 06754698A EP 1912780 A1 EP1912780 A1 EP 1912780A1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
hand
clutch
shaft
press
press according
Prior art date
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Granted
Application number
EP06754698A
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English (en)
French (fr)
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EP1912780B1 (de
Inventor
Peter Sutermeister
Hartmut Babiel
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.)
Gebrueder Schmidt Fabrik fuer Feinmechanik GmbH and Co KG
Original Assignee
Gebrueder Schmidt Fabrik fuer Feinmechanik GmbH and Co KG
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Filing date
Publication date
Application filed by Gebrueder Schmidt Fabrik fuer Feinmechanik GmbH and Co KG filed Critical Gebrueder Schmidt Fabrik fuer Feinmechanik GmbH and Co KG
Publication of EP1912780A1 publication Critical patent/EP1912780A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1912780B1 publication Critical patent/EP1912780B1/de
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Active legal-status Critical Current

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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
    • B30B15/28—Arrangements for preventing distortion of, or damage to, presses or parts thereof
    • B30B15/281—Arrangements for preventing distortion of, or damage to, presses or parts thereof overload limiting devices
    • 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
    • B30B1/24—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 rack-and-pinion means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B15/00—Details of, or accessories for, presses; Auxiliary measures in connection with pressing
    • B30B15/0094—Press load monitoring means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B15/00—Details of, or accessories for, presses; Auxiliary measures in connection with pressing
    • B30B15/10—Brakes specially adapted for presses
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B15/00—Details of, or accessories for, presses; Auxiliary measures in connection with pressing
    • B30B15/12—Clutches specially adapted for presses
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B15/00—Details of, or accessories for, presses; Auxiliary measures in connection with pressing
    • B30B15/14—Control arrangements for mechanically-driven presses
    • B30B15/142—Control arrangements for mechanically-driven presses controlling the brake or the clutch

Definitions

  • the present invention relates to a hand-operated press with a shaft coupled to an actuator whose operation is converted into a lifting movement of a press ram coupled to the shaft, and thus in a change in a relative position of the press ram, and with a coupling for interrupting a power flow between the actuator and the press ram.
  • Such a hand-operated press is known from the German patent DE 102 23 153 Cl.
  • the invention further relates to a method for protecting a hand-operated press against overload or for canceling a satisfactorily performed pressing operation.
  • the manual press of DE 102 23 153 C1 relates to a press in which a return stroke lock, as e.g. is known from DE 199 59 627 Al, is implemented electronically.
  • Hand-operated presses of the type described above are commonly used in chord workstations. Since the effort of manually pressing the press increases toward the end of the press stroke, some operators tend to expend too much force and thereby poorly work or even damage the workpieces being compacted.
  • a press ram of the press is formed as a force transducer.
  • the force transducer has a force measuring system, such as e.g. a strain gauge (DMS), integrated.
  • DMS strain gauge
  • the DMS is in communication with a control device of the press, which in turn is, for example, connected to a rotary encoder in order to detect the angle of rotation of the actuating lever, and thus the path.
  • the control device evaluates the acquired data to be able to carry out the above-mentioned distinction between good and bad parts after the pressing process.
  • the press can automatically switch off while the bad part is still in the press. This is also done at the initiative of the controller.
  • the force is recorded as a function of the path in order to be able to carry out a quality assessment after a completed pressing operation (good / bad). Since the pressing process is carried out manually, each pressing operation is performed with different force. The result of this is that workpieces to be pressed are already sufficiently "good” with one another before reaching a mechanical end position of the press ram, or that they are only sufficiently available in the end position to be able to stop before reaching the (mechanical) end position.
  • the invention is therefore the object of developing a hand-operated press of the type mentioned in such a way that the described problems are avoided.
  • a hand-operated press is to be provided, in the permissible overloads to a predetermined Limit can be limited and a force sensor is protected against overloads. Furthermore, when prematurely achieved desired pressing force of the pressing process can be canceled prematurely. "Bad" grouting should be avoided.
  • this object is achieved in that the shaft is formed at least in two parts, namely at least with an input shaft and an output shaft, and that the coupling is arranged such that it the input shaft and the output shaft in dependence from the pressing force and / or the relative position of the press ram from each other.
  • the shaft according to the invention in contrast to the prior art is formed in two parts, opened differently than before, the possibility of interrupting the power flow between the actuator and the press ram arbitrarily, regardless of the actual operation of the actuator.
  • it has hitherto been known only to decelerate or fix a one-part shaft when an error occurs, in particular if the return stroke is initiated prematurely.
  • the power flow between the press ram and the operating lever can be interrupted at any time by the coupling in which the shafts are separated from each other.
  • a set pressing force exerted the waves can - depending on this event - separate. If an inadmissibly high pressing force is exerted during a pressing process, which could damage a force sensor or result in "badly" compressed workpieces, the waves can also be separated from one another, depending on these events.
  • a sensor for detecting the pressing force and / or a sensor for detecting the relative position of the press ram is or are provided.
  • a force measuring system of the press can be protected against overload. If only one sensor is provided for detecting the relative position of the press ram, it can be inferred from the distance traveled which pressing force was exerted, provided that all further parameters required for this purpose, such as, e.g. Translation of the lever movement in press stroke, properties of the workpiece to be pressed, etc., are known.
  • both sensors are used in combination, this enables the recording of a force-displacement curve for each pressing process, so that a good / bad distinction can already be made during the pressing process.
  • a corresponding control device is provided for this purpose, which is coupled to the first and / or the second sensor and to the clutch in order to output corresponding coupling signals to the clutch.
  • the controller senses the force sensor (s) to output clutch signals to the clutch in response to signals output from the sensors.
  • the control device preferably outputs a clutch signal according to which the clutch remains closed when the detected pressing force or the relative position of the press ram is less than a predetermined limit.
  • the control device may output a clutch signal for opening the clutch if the pressing force or the relative position of the press ram is greater than or equal to a predetermined limit value.
  • the limit value may either be a maximum allowable pressing force at which a force sensor is not damaged, and / or may be a minimum pressing stroke to be achieved in order to obtain a "good" pressing of the workpieces.
  • the control device has in particular means for determining whether a predetermined pressing force limit is exceeded or whether a set pressing force is reached. If the limit is exceeded, a signal to open the clutch is output. Thus, the power flow between the actuator and press ram is interrupted.
  • the manually operated press further comprises a lift stop for fixing the input shaft, wherein the lift stop in particular comprises a brake disc and a brake magnet.
  • the actuating lever is fixedly connected to the input shaft, so that a locking of the input shaft results in a locking of the actuating lever.
  • the brake disc in the form of a brake disc, which cooperates with a brake magnet, the brake disc is preferably rotatably connected to the input shaft and the brake magnet is spatially fixed to the press. Since it is in this case in the Hubsperre to an electrically operated braking device, the braking device can also be controlled by the above-mentioned control device by appropriate signals are sent from the control device to the Hubsperre or their elements. Furthermore, it is preferred if a third sensor for detecting the relative position of the input shaft is provided, wherein the brake disk can be designed such that the third sensor detects the relative position in cooperation with the brake disk.
  • a signal can be generated according to which the clutch is closed, provided that the actuator is in its corresponding starting position.
  • the starting position can be detected by means of the brake disc or a brake disc flange, which is non-rotatably connected to the input shaft and thus also connected to the actuating member. This always ensures that the power flow is only established between the actuating lever and the press ram when the operating lever is in its initial position. This ensures that the path traversable by the actuating lever can carry out the pressing stroke required to achieve a satisfactory pressing operation.
  • the clutch is closed only when the press ram is in its initial position.
  • a restoring device in particular a spring, which is coupled to the input shaft.
  • the actuating member is a hand lever
  • the input shaft is an inner hand lever shaft
  • the output shaft is an outer hollow shaft
  • the hand-operated press builds short, since the input shaft is an inner shaft which is arranged coaxially with the outer hollow shaft.
  • the second sensor may be a linear incremental displacement measuring system that detects path markers coupled to the press ram.
  • the two shafts are additionally positively connected to each other by the coupling in order to implement the lifting movement. Due to the additional positive connection, a mechanical overload protection can be realized with which spontaneously occurring overloads can be intercepted with (very) high intensity before they destroy a force sensor.
  • a toothing with detent position is preferably used, which is designed such that it opens automatically from a closed state at a vor ⁇ sti ⁇ mtmten torque which is exerted via the actuating member.
  • the detent position is preferably reached when the waves are in their respective starting position.
  • Figure 1 is a highly schematic side view (partially broken away) of an embodiment of a hand-operated press according to the invention.
  • Fig. 2 is a latching teeth of a first and second shaft portion according to the present invention.
  • FIG. 3 shows a schematic balance of forces at the location of the toothing according to FIG. 2.
  • reference numeral 10 designates a hand-operated press of basically known type.
  • the press 10 has a base part 12, which stands on a suitable substrate, for example. A workbench. From the base part 12, supports 14 lead upwards to a head part 16, which is also referred to as a slide, since the head part 16 is adjustable depending on the desired stroke in the direction of the supports 14. Laterally on the head part 16, an actuating lever 18 is mounted, which is connected to a mounted in bearings 20 in the slide 16 shaft 22. The shaft 22 can be rotated by means of the actuating lever 18 about its axis 24, as indicated by an arrow 26, wherein in Fig. 1, the initial position of the lever 18 is shown.
  • a very schematically indicated gear 28 is provided, which is a pinion rack arrangement in the simplest case. This arrangement serves to implement the rotational movement of the shaft 22 in a direction indicated by the arrow 30 vertical lifting movement of a press ram 32.
  • the lower end surface 34 of the press ram 32 sets in a pressing operation on an upper workpiece 36 of a pair of Workpieces 36, 38, which are to be pressed together.
  • the press 10 has a brake disk 40, which is non-rotatably connected to the shaft 22.
  • a second disc 42 is arranged, which is designed as a ring, so that the shaft 22 can be passed through the second disc 42.
  • the second disc 42 is rigidly connected to the slider 16, and is therefore hereinafter referred to as space-fixed.
  • a brake magnet is referred to, which is electrically connected to an electronic control unit 46.
  • the electronic control unit 46 can be supplied via inputs 48 control signals from the outside, for example. From a numerical control unit in order to realize the disclosed in DE 102 23 153 Cl electronic remindhubsperre. This function is also possible with the present press 10. For further details, reference is made to DE 102 23 153 C1.
  • the existing from the elements 40, 42 and 44 Hubsperre is characterized essentially by the magnetic coupling effect of the electromagnet 44, which exerts this on the clutch plates 40 and 42.
  • this "magnetic brake” can also be realized by a pneumatic or hydraulic brake, which connects the two discs 40 and 42 non-positively to prevent rotation of the shaft 22 about its axis 24.
  • the press ram 32 may be provided with a force sensor 49, with which a respective acting pressing force can be detected can.
  • the force sensor 49 is also connected to the electronic control unit 46.
  • the press ram 32 can serve as a force transducer for an integrated strain gauge (DMS).
  • DMS integrated strain gauge
  • the sensor 49 could also be arranged at a different location, for example in the base part 12.
  • the press 10 is of conventional design.
  • the press 10 has a second (outer) hollow shaft 50, which is mounted coaxially with the shaft 22.
  • the first shaft 22 will be referred to hereinafter as the inner hand lever shaft, since it is passed through the outer hollow shaft 50.
  • the outer hollow shaft 50 is directly connected to a gear or provided with a pinion to realize the designated 28 gearbox.
  • the press ram 32 has a corresponding toothing 52, which meshes with the pinion or the toothed wheel of the outer hollow shaft 50.
  • the teeth of the hollow shaft 50 and the press ram 32 engage directly in one another. However, other gear elements could be interposed therebetween.
  • the outer hollow shaft 50 can be positively and / or positively connected to the inner hand lever shaft 22 with a preferably electromagnetic clutch 54.
  • the electromagnetic clutch 54 is also connected to the controller 46.
  • the inner hand lever shaft 22 represents an input shaft, which can be coupled by means of the coupling 54 to an output shaft, which is realized in the present example of FIG. 1 by the outer hollow shaft 50.
  • the relative position of the hand lever shaft 22 can be determined.
  • the sensor 56 may also be connected to the control unit 46. Since the actuating lever 18 (like the disk 40) is firmly connected to the shaft 22, conclusions about the position of the lever 18 can thus also be drawn.
  • the control unit 46 If it is determined that both the hand lever shaft 22 and the press ram are in their respective starting positions, from which a pressing operation can be started, the control unit 46 outputs a signal to the clutch 54, so that the clutch 54 closes, ie the inner Shaft 22 and the outer hollow shaft 50 are at least non-positively with each other connected. A power flow between the lever 18 and the press ram 32 is thus possible.
  • the lever 18 is rotated in the direction of the arrow 26 in order to press the workpieces 36, 38 together.
  • the lever 18, and thus also the press ram 32 eventually reaches its (electronic or mechanical) end position.
  • the mechanical end position is reached when the press ram has passed through the maximum possible pressing stroke or the lever 18 is moved against a corresponding mechanical stop.
  • the electronic limit position is reached when either the lever 18 has been rotated by a predetermined angle or when the press ram 32 has traveled a predetermined (stroke) way.
  • the electronic limit position could be detected on the one hand by the sensor 56 by the brake disk 40, e.g. in a region corresponding to the end position is designed such that the space-fixed sensor 56 can detect the end position.
  • the brake disk 40 may be formed in this area in the axial direction 24 more or less massive.
  • the electronic end position can also be defined in such a way that a set pressing force (depending on the path of the press ram 32) has been achieved, ie, workpieces to be pressed have been compressed sufficiently "well.”
  • a displacement measuring system 58 can be provided, which is shown schematically in FIG through a dashed line is shown. The displacement measuring system 58 detects path markings 59 coupled to the press ram 32.
  • This additional displacement measuring system 58 could be realized in the form of a linear incremental measuring system, e.g. has a resolution of 5 microns.
  • the path markings 59 can be scanned with the aid of a measuring head, which is preferably arranged in the head part 16 and is likewise connected to the control unit 46.
  • the brake disk 40 may be connected to a return device, in particular a spring (not shown).
  • the spring is then connected to the space-fixed head part 16. In the initial position, this spring is biased. In the final position, it is so tense that, should the operator the Release lever 18, the lever 18 is automatically returned to its corresponding starting position. For this purpose, the clutch 54 should be open.
  • the clutch 54 can be opened before reaching the end position of the pressing operation. In this case, the power flow between the lever 18 and the press ram 32 is interrupted. The force can no longer act on the force sensor 49. The force sensor 49 is thus protected against overload.
  • Controller 46 may include, for example, a suitably prepared microprocessor, which is determined by controller 46 to be "good” based on a force-displacement measurement are, interrupts the controller 46 by a corresponding signal to the clutch 54, the power flow between the lever 18 and the plunger 32nd In this case, the displacement measurement preferably takes place via the linear incremental displacement measuring system 58.
  • a pressing operation can also be stopped alone depending on the relative position of the press ram 32, without actually measuring the pressing force.
  • the force-displacement characteristic of the press is known, so that it can be determined solely on the basis of the stroke, if or when a "good" compression was achieved.
  • the braking device 40, 42, 44 is preferably actuated first.
  • the force sensor 49 detects the pressure exerted on the lever 18 pressing force; the detected pressing force is sampled by the controller 46 at predetermined intervals; Subsequently, the control unit 46 determines whether an impermissibly high pressing force is present, which could damage the force sensor 49, for example by determining whether the detected pressing force is greater than or equal to a predetermined limit, or when a "good" compression of the workpieces 36, 38th If the detected pressing force exceeds the predetermined limit value or if a set pressing force is achieved, the control unit 46 preferably outputs a signal to the braking device 40, 42, 44 first, in order to make the movement of the lever 18 more or less abruptly stop, then the controller 46 outputs a clutch signal to the clutch 54 to apply the clutch 54 to open; the coupling 54 opens; the power flow between the lever 18 and the press ram 32 is thus interrupted; Optionally, the brake can be released again.
  • the lever 18 can be moved to the mechanical stop, but without being in frictional connection with the press ram 32, so that the risk of damage to the force sensor 49 is excluded. Or the operator has already released the lever 18. If the operator has already released the operating lever 18 and the above-mentioned restoring device between the brake disk 40 and the head part 16 is provided, the lever 18 automatically returns to its original position.
  • the coupling 54 When the press 10 is switched off, there is preferably no connection between the lever 18 and the press ram 32, which results in increased process reliability.
  • the coupling 54 For a connection to be established, the coupling 54 must first be energized.
  • the clutch 54 could work in exactly the opposite way, ie the clutch 54 could also be closed in the non-activated state, in which case the controller 46 interrupts the connection first before a pressing operation can be performed and then the aforementioned check the starting position.
  • the controller 46 interrupts the connection first before a pressing operation can be performed and then the aforementioned check the starting position.
  • a rack meshes with a pinion or a gear could also be a planetary gear, worm gear, chain drive, belt drive, bevel gear, a toggle, a shoe lever, a hydraulic transmission o. ⁇ . be used.
  • the inner hand lever shaft 22 and the outer hollow shaft 50 are not only frictionally, but also positively connected to each other.
  • FIG. 2 shows a highly schematic sectional view perpendicular to a coupling surface between the inner hand lever shaft 22 and the outer hollow shaft 50.
  • the plane of the drawing of FIG. 2 corresponds to the plane which is perpendicular to the plane of the drawing of FIG. 2 with detent position preferably comprises a single (detent) tooth 62, which is here formed with the outer hollow shaft 50, and a corresponding recess 64 in the inner hand lever shaft 22.
  • Fig. 2 illustrates a state in which the coupling 54 (see Fig. 1) is open, so that the shafts 22 and 50 could be freely rotated against each other. Should the clutch 54 close, the shafts 22 and 50 move relative to each other along the axis 24 so that the tooth 62 engages the recess 64.
  • tooth 62 could alternatively also be formed with the inner hand lever shaft 22 and the recess 64 with the outer hollow shaft 50.
  • Tooth pairing can also be provided a plurality of pairs 62, 64.
  • embodiments with only one (latching) tooth are preferred, as will be explained below.
  • the pair of teeth 60 may additionally be used to set the initial position of the press ram 32. This means that only when the shafts 22 and 50 are properly aligned, i. when the hollow shaft 50, and thus also the press ram 32, is in its initial position, the tooth 62 and the recess 64 can engage with each other. The press ram 32 is not (yet) in its initial position, no coupling between the shafts 22 and 50 is possible.
  • a magnetic force F M (Fig. 3) is required, for example, the outer hollow shaft 50 or its tooth 62 in the direction of the inner hollow shaft 22 and its recess 64th to move.
  • the (closing) force F M of the coupling magnet 54 can be decomposed with the aid of a force parallelogram into the two force components F E and F 31 , where F E represents the force of incidence acting along the imaginary line 66 and F 51 represents the force acting perpendicular to the tooth flank.
  • the rotational force F D can in turn be divided into two force components F A and F s2 , where F A represents the decoupling force and F x2 represents the force acting perpendicular to the gearing edge.
  • the decoupling force component F A is smaller than the coupling-in component F E.
  • the rotational force F D will abruptly increase, which results in an increase in the outcoupling force F A acting.
  • the force component F A greater than the force component F E then there is an opening of the toothing 60, although the clutch 54 is closed or not yet open.
  • the force at which the toothing 60 opens automatically depends on their sizes, in particular the flank angle ⁇ .
  • the clutch 54 then acts as a mechanical overload clutch.
  • gearing e.g. also rolls or similar be used.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Control Of Presses (AREA)
  • Presses And Accessory Devices Thereof (AREA)

Description

Handbetätiqte Presse mit Überlastsicherunq
Die vorliegende Erfindung betrifft eine handbetätigte Presse mit einem an eine Welle gekoppelten Betätigungsorgan, dessen Betätigung in eine Hubbewegung eines an die Welle gekoppelten Pressenstößels, und damit auch in eine Änderung einer relativen Lage des Pressenstößels, umgesetzt wird, und mit einer Kupplung zum Unterbrechen eines Kraftflusses zwischen dem Betätigungsorgan und dem Pressenstößel.
Eine solche handbetätigte Presse ist aus dem deutschen Patent DE 102 23 153 Cl bekannt. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Schützen einer handbetätigten Presse vor einer Überlast bzw. zum Abbrechen eines zufriedenstellend ausgeführten Pressvorgangs.
Die handbetätigte Presse der DE 102 23 153 Cl betrifft eine Presse, bei der eine Rückhubsperre, wie sie z.B. aus der DE 199 59 627 Al bekannt ist, elektronisch implementiert ist.
Handbetätigte Pressen der vorbeschriebenen Art werden üblicherweise bei Akkord-Arbeitsplätzen eingesetzt. Da der Kraftaufwand beim manuellen Betätigen der Presse zum Ende des Presshubes hin zunimmt, neigen manche Bedienungspersonen dazu, zu viel Kraft aufzuwenden und dadurch zu verpressenden Werkstücke qualitativ schlecht zu bearbeiten bzw. diese sogar zu beschädigen.
Bei vielen herkömmlichen manuellen Pressvorgängen wird im Gegensatz zu automatisch durchgeführten Pressvorgängen, bei denen üblicherweise numerisch gesteuerte Pneumatikpressen eingesetzt werden, keine Dokumentationen erstellt. Dies ist heutzutage in vielen Anwendungsbereichen nicht mehr akzeptabel, insbesondere dann, wenn Herstellungsprozesse nach ISO 9000 zertifiziert werden sollen.
Um sicherzustellen, dass zwischen „guten" und „schlechten" Teilen unterschieden werden kann, ist aus der DE 102 23 153 Cl bekannt, eine Presse mit einem Sensor für den Presshub (Weg) sowie mit einem weiteren Sensor für die Presskraft auszurüsten, um ein Weg-Kraft-Diagramm für jeden Pressvorgang erstellen zu können, das charakteristisch für eine gute bzw. eine schlechte Pressung ist. Wenn eine gemessene Weg-Kraft-Kurve innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbandes liegt, wird das Teil als gut verpresst erkannt. Anderenfalls handelt es sich um ein Schlechtteil, das ausgesondert werden muss.
Um die bei einem Pressvorgang wirkende Presskraft, mit der Werkstücke, wie z.B. ein Seegerring, ein Lager, eine Ritze, eine Dichtung usw., verfügt werden können, zu bestimmen, wird ein Pressenstößel der Presse als Kraftaufnehmer ausgebildet. Der Kraftaufnehmer hat ein Kraftmesssystem, wie z.B. einen Dehnungsmessstreifen (DMS), integriert. Der DMS steht mit einer Steuereinrichtung der Presse in Verbindung, die wiederum bspw. mit einem Drehgeber verbunden ist, um den Verdrehwinkel des Betätigungshebels, und somit den Weg, zu erfassen. Die Steuereinrichtung wertet dann die erfassten Daten aus, um nach erfolgtem Pressvorgang die oben erwähnte Unterscheidung zwischen guten und schlechten Teilen durchführen zu können.
Ergibt die Prüfung, dass ein schlechtes Teil gepresst wurde, so kann die Presse automatisch abschalten, während sich das Schlechtteil noch in der Presse befindet. Dies geschieht ebenfalls auf Veranlassung der Steuereinrichtung hin.
Zunächst besteht ein erstes Problem darin, dass bei herkömmlichen manuellen Pressvorgängen, im Gegensatz zu automatisch durchgeführten Pressvorgängen, unbeabsichtigt hohe Presskräfte auftreten können, die bspw. durch eine Unachtsamkeit der Bedienungsperson verursacht werden. Hohe Presskräfte können auch dann auftreten, wenn die zu verpressenden Werkstücke bereits ausreichend miteinander verfügt sind, die mechanische Endlage des Pressenhubs jedoch noch nicht erreicht ist. In diesem Fall „spürt" die Bedienungsperson, dass ein Betätigungshebel noch weiter in Pressrichtung betätigt werden kann und führt diese Bewegung deshalb auch bis zum Ende aus. In einem solchen Fall kann eine zu hohe Presskraft ausgeübt werden, die in einer „schlechten" Verpressung resultiert.
Es ist deshalb erforderlich, dass die ausgeübte Presskraft so genau wie möglich gemessen wird, um die darauf basierende Qualitätsbeurteilung optimal durchführen zu können. Dazu werden hochsensitive Kraftmesssysteme eingesetzt, die jedoch bei allzu großer Überlastung zerstört oder zumindest beschädigt werden können. Ferner treten mitunter so hohe Überlasten auf, dass zulässige Überlastfestigkeiten von 100 bis 200% überschritten werden .
Wie oben bereits erwähnt, wird im Stand der Technik die Kraft als Funktion des Wegs aufgezeichnet, um nach einem vollendeten Pressvorgang eine Qualitätsbeurteilung vornehmen zu können (Gut/Schlecht). Da der Pressvorgang manuell ausgeführt wird, wird jeder Pressvorgang mit unterschiedlicher Kraft ausgeübt. Dies führt dazu, dass zu verpressende Werkstücke teilweise vor Erreichen einer mechanischen Endlage des Pressenstößels bereits ausreichend „gut" miteinander verfügt sind bzw. teilweise erst in der Endlage ausreichend verfügt sind. In Falle eines vorzeitigen Erreichens der Verfügung, wäre es wünschenswert, den Pressvorgang schon vor dem Erreichen der (mechanischen) Endlage abbrechen zu können.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine handbetätigte Presse der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, dass die geschilderten Probleme vermieden werden. Insbesondere soll eine handbetätigte Presse zur Verfügung gestellt werden, bei der zulässige Überlasten auf einen vorbestimmten Grenzwert beschränkt werden können und ein Kraftsensor gegenüber Überlasten geschützt ist. Ferner soll bei vorzeitig erreichter Sollpresskraft der Pressvorgang auch bereits vorzeitig abgebrochen werden können. „Schlechte" Verpressungen sollen vermieden werden.
Bei einer Presse der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Welle zumindest zweiteilig, und zwar mindestens mit einer Eingangswelle und einer Ausgangswelle, ausgebildet ist, und dass die Kupplung derart eingerichtet ist, dass sie die Eingangswelle und die Ausgangswelle in Abhängigkeit von der Presskraft und/oder der relativen Lage des Pressenstößels voneinander trennt.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird auf diese Weise vollkommen gelöst.
Dadurch, dass die erfindungsgemäße Welle im Gegensatz zum Stand der Technik zweiteilig ausgebildet ist, eröffnet sich anders als bisher die Möglichkeit, den Kraftfluss zwischen dem Betätigungsorgan und dem Pressenstößel willkürlich zu unterbrechen, und zwar unabhängig von der tatsächlichen Betätigung des Betätigungsorgans. Im Stand der Technik ist bisher nur bekannt, eine einteilige Welle bei Auftreten eines Fehlers abzubremsen bzw. festzulegen, insbesondere wenn der Rückstellhub vorzeitig eingeleitet wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann der Kraftfluss zwischen dem Pressenstößel und dem Betätigungshebel jederzeit durch die Kupplung unterbrochen werden, in dem die Wellen voneinander getrennt werden. Wird bereits vor dem Erreichen einer (mechani- sehen) Endlage des Pressvorgangs eine Sollpresskraft ausgeübt, lassen sich die Wellen — in Abhängigkeit von diesem Ereignis - voneinander trennen. Wird während eines Pressvorgangs eine unzulässig hohe Presskraft ausgeübt, die einen Kraftsensor beschädigen oder in „schlecht" verpressten Werkstücken resultieren könnte, lassen sich die Wellen ebenfalls — in Abhängigkeit wiederum von diesen Ereignissen - voneinander trennen.
Dazu ist es von Vorteil, wenn zusätzlich ein Sensor zum Erfassen der Presskraft und/oder ein Sensor zum Erfassen der relativen Lage des Pressenstößels vorgesehen ist bzw. sind.
Sollte lediglich ein Presskraftsensor vorgesehen sein, lässt sich ein Kraftmesssystem der Presse gegen Überlast schützen. Sollte lediglich ein Sensor zum Erfassen der relativen Lage des Pressenstößels vorgesehen, lässt sich anhand des zurückgelegten Hubwegs rückschließen, welche Presskraft ausgeübt wurde, vorausgesetzt alle dazu nötigen weiteren Parameter, wie z.B. Übersetzung der Hebelbewegung in Pressenhub, Eigenschaften der zu verpressenden Werkstück usw., sind bekannt.
Werden beide Sensoren in Kombination eingesetzt, ermöglicht dies die Aufzeichnung einer Kraft-Weg-Kurve zu jeden Pressvorgang, so dass bereits während des Pressvorgangs eine Gut/Schlecht-Unterscheidung getroffen werden kann. Insbesondere lässt sich feststellen, wann eine „gute" Verpressung eingetreten ist. Wird die Kraft in Abhängigkeit vom Weg aufgezeichnet, kann beispielsweise mittels einer übergeordneten Steuerung entscheiden werden, dass der Pressvorgang bereits vor dem Erreichen einer (mechanischen) Endlage des Pressenstößels ab- gebrochen wird, weil eine Sollpresskraft erreicht ist. Auf diese Weise werden „schlechte" Verpressung allgemein vermieden.
Vorzugsweise ist dazu eine entsprechende Steuereinrichtung vorgesehen, die an den ersten und/oder den zweiten Sensor sowie an die Kupplung gekoppelt ist, um entsprechende Kupplungssignale an die Kupplung auszugeben.
Die Steuereinrichtung tastet den bzw. die Kraftsensor (en) ab, um in Reaktion auf vom den Sensoren ausgegebnen Signalen Kupplungssignale an die Kupplung auszugeben.
Die Steuereinrichtung gibt vorzugsweise ein Kupplungssignal aus gemäß dem die Kupplung geschlossen bleibt, wenn die erfasste Presskraft bzw. die relative Lage des Pressenstößels kleiner als ein vorbestimmter Grenzwert ist.
Bei offener Kupplung kann kein Kraftfluss zwischen Betätigungsorgan und Pressenstößel stattfinden. Befindet sich das Betätigungsorgan nicht in seiner vorbestimmten Ausgangslage, wird durch die geöffnete Kupplung ein Pressvorgang erst gar nicht zugelassen. Dies erhöht die Prozesssicherheit.
Ferner ist es bevorzugt, wenn die Steuereinrichtung ein Kupplungssignal zum Öffnen der Kupplung ausgibt, wenn die Presskraft bzw. die relative Lage des Pressenstößels größer oder gleich einem vorbestimmten Grenzwert ist. Der Grenzwert kann entweder eine maximal zulässige Presskraft sein, bei der ein Kraftsensor nicht beschädigt wird, und/oder kann ein minimal zurückzulegender Presshub sein, um eine „gute" Verpressung der Werkstücke zu erhalten. Die Steuereinrichtung verfügt insbesondere über Mittel zum Bestimmen, ob eine vorbestimmte Presskraftgrenze überschritten wird bzw. ob eine Sollpresskraft erreicht ist. Wird die Grenze überschritten, wird ein Signal zum Öffnen der Kupplung ausgegeben. Damit wird der Kraftfluss zwischen Betätigungsorgan und Pressenstößel unterbrochen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die handbetätigte Presse ferner eine Hubsperre zum Festlegen der Eingangswelle auf, wobei die Hubsperre insbesondere eine Bremsscheibe und einen Bremsmagneten umfasst.
Mit einer derart ausgebildeten Hubsperre lässt sich die Betätigung des Betätigungsorgans sowohl in Vorwärts- als auch in Rückwärtsrichtung arretieren. Der Betätigungshebel ist fest mit der Eingangswelle verbunden, so dass eine Arretierung der Eingangswelle in einer Arretierung des Betätigungshebels resultiert.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Hubsperre in Form einer Bremsscheibe, die mit einem Bremsmagneten zusammenwirkt, ist die Bremsscheibe vorzugsweise drehfest mit der Eingangswelle verbunden und der Bremsmagnet ist raumfest mit der Presse verbunden. Da es sich in diesem Fall bei der Hubsperre um eine elektrisch betriebene Bremseinrichtung handelt, kann die Bremseinrichtung ebenfalls durch die bereits oben erwähnte Steuereinrichtung gesteuert werden, indem entsprechende Signale von der Steuereinrichtung an die Hubsperre bzw. deren Elemente gesendet werden. Ferner ist es bevorzugt, wenn ein dritter Sensor zum Erfassen der relativen Lage Eingangswelle vorgesehen ist, wobei die Bremsscheibe derart ausgestaltet sein kann, dass der dritte Sensor die relative Lage in Zusammenwirkung mit der Bremsscheibe erfasst.
Mit Hilfe des dritten Sensors kann ein Signal erzeugt werden, gemäß dem die Kupplung geschlossen wird, vorausgesetzt das Betätigungsorgan befindet sich in seiner entsprechenden Ausgangslage. Die Ausgangslage kann dabei mit Hilfe der Bremsscheibe bzw. einem Bremsscheibenflansch erfasst werden, die drehfest mit der Eingangswelle und somit auch mit dem Betätigungsorgan verbunden ist. Dadurch ist immer gewährleistet, dass der Kraftfluss erst dann zwischen dem Betätigungshebel und dem Pressenstößel errichtet wird, wenn sich der Betätigungshebel in seiner Ausgangslage befindet. So ist gewährleistet, dass der durch den Betätigungshebel zurücklegbare Weg den zum Erzielen eines zufriedenstellenden Pressvorgangs benötigten Presshub durchführen kann. Insbesondere wird die Kupplung erst dann geschlossen, wenn sich auch der Pressenstößel in seiner Ausgangslage befindet.
Auch ist es von Vorteil, wenn eine Rückstellvorrichtung, insbesondere eine Feder, vorgesehen ist, die mit der Eingangswelle gekoppelt ist.
Durch diese Maßnahme kann erreicht werden, dass das Betätigungsorgan selbstständig in seine Ausgangslage zurückbewegt wird, insbesondere dann, wenn die Kupplung geöffnet wird, d.h. der Kraftfluss zwischen Betätigungsorgan und Pressenstößel getrennt wird, und die Bedienungsperson den Betätigungshebel möglicherweise schon losgelassen hat. Für eine automatische Rϋckstellbewegung des Betätigungshebels ist es natürlich erforderlich, dass die Hubsperre nicht arretiert ist.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Betätigungsorgan ein Handhebel, ist die Eingangswelle eine innere Handhebelwelle und ist die Ausgangswelle eine äußere Hohlwelle.
Durch diese Maßnahmen wird erreicht, dass die handbetätigte Presse kurz baut, da die Eingangswelle eine innere Welle darstellt, die koaxial zur äußeren Hohlwelle angeordnet ist.
Insbesondere kann es sich bei dem zweiten Sensor um ein lineares inkrementales Wegmesssystem handeln, das an den Pressenstößel gekoppelte Wegmarkierungen erfasst.
Durch die Kopplung von Wegmarkierungen an den Pressenstößel, im Gegensatz zum Stand der Technik, wo der Weg mit Hilfe eines Drehgebers an der Eingangswelle abgetastet wurde, erfolgt hier eine Messung des zurückgelegten Weges am Pressenstößels, ohne dass es zu Ungenauigkeiten bspw. aufgrund von Übersetzungen kommen könnte .
Auch ist es von Vorteil, wenn die zwei Wellen durch die Kupplung zusätzlich formschlüssig miteinander verbunden werden, um die Hubbewegung umzusetzen. Durch die zusätzliche formschlüssige Verbindung lässt sich eine mechanische Überlastsicherung realisieren, mit der spontan auftretende Überlasten mit (sehr) hoher Intensität abgefangen werden können, bevor diese einen Kraftsensor zerstören. Dazu wird vorzugsweise eine Verzahnung mit Raststellung verwendet, die derart ausgebildet ist, dass sie sich bei einem vorbe- stiπtmten Drehmoment, welches über das Betätigungsorgan ausgeübt wird, aus einem geschlossenen Zustand selbsttätig öffnet. Die Raststellung ist vorzugsweise dann erreicht, wenn sich die Wellen in ihrer jeweiligen Ausgangslage befinden.
Tritt plötzlich ein unzulässig hohes Drehmoment an den über die Verzahnung gekoppelten Wellen auf, wird durch diese Art der Kopplung eine selbsttätige Trennung der Kopplung hervorgerufen. Die durch die Kupplung ausgeübte Schließkraft reicht nicht mehr aus, um eine durch die Verzahnung bedingte Auskopplungskraft zu kompensieren. In diesem Fall öffnet sich die Kupplung spontan, d.h. ohne dass eine übergeordnete Steuerung eingreift, um den Kraftfluss zu unterbrechen.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine stark schematisierte Seitenansicht (teilweise aufgebrochen) eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen handbetätigten Presse; Fig. 2 eine Einrastverzahnung eines ersten und zweiten Wellenabschnitts gemäß der vorliegenden Erfindung; und
Fig. 3 ein schematisiertes Kräfteverhältnis am Ort der Verzahnung gemäß der Fig. 2.
In der Fig. 1 bezeichnet das Bezugszeichen 10 eine handbetätigte Presse im Prinzip bekannter Bauart.
Die Presse 10 weist ein Basisteil 12 auf, das auf einem geeigneten Untergrund, bspw. einer Werkbank, steht. Vom Basisteil 12 führen Stützen 14 nach oben zu einem Kopfteil 16, das auch als Schieber bezeichnet wird, da das Kopfteil 16 je nach gewünschtem Hub in Richtung der Stützen 14 verstellbar ist. Seitlich am Kopfteil 16 ist ein Betätigungshebel 18 angebracht, der mit einer in Lagern 20 im Schieber 16 gelagerten Welle 22 verbunden ist. Die Welle 22 lässt sich mittels des Betätigungshebels 18 um ihre Achse 24 verdrehen, wie es mit einem Pfeil 26 angedeutet ist, wobei in Fig. 1 die Ausgangslage des Hebels 18 dargestellt ist.
Im Schieber 16 ist ein äußerst schematisch angedeutetes Getriebe 28 vorgesehen, welches im einfachsten Fall eine Ritzel- Zahnstangen-Anordnung ist. Diese Anordnung dient dazu, die Drehbewegung der Welle 22 in eine mit dem Pfeil 30 angedeutete vertikale Hubbewegung eines Pressenstößels 32 umzusetzen.
Die untere Stirnfläche 34 des Pressenstößels 32 setzt bei einem Pressvorgang auf ein oberes Werkstück 36 eines Paares von Werkstücken 36, 38 auf, die miteinander verpresst werden sollen .
Die Presse 10 weist eine Bremsscheibe 40 auf, die drehfest mit der Welle 22 verbunden ist. Unmittelbar neben der Bremsscheibe 40 ist eine zweite Scheibe 42 angeordnet, die als Ring ausgebildet ist, damit die Welle 22 durch die zweite Scheibe 42 hindurchgeführt werden kann. Die zweite Scheibe 42 ist starr mit dem Schieber 16 verbunden, und wird daher nachfolgend als raumfest bezeichnet.
Mit 44 ist ein Bremsmagnet bezeichnet, der elektrisch an ein elektronisches Steuergerät 46 angeschlossen ist. Dem elektronischen Steuergerät 46 können über Eingänge 48 Steuersignale von außen zugeführt werden, bspw. von einer numerischen Steuereinheit, um die in der DE 102 23 153 Cl offenbarte elektronische Rückhubsperre realisieren zu können. Diese Funktion ist mit der vorliegenden Presse 10 ebenfalls möglich. Für weitere Details wird auf die DE 102 23 153 Cl verwiesen.
Die aus den Elementen 40, 42 und 44 bestehende Hubsperre zeichnet sich im Wesentlichen durch die Magnetkupplungswirkung des Elektromagneten 44 aus, die dieser auf die Kupplungsscheiben 40 und 42 ausübt. Diese „Magnetbremse" kann jedoch auch durch eine pneumatische oder hydraulische Bremse realisiert werden, die die beiden Scheiben 40 und 42 kraftschlüssig miteinander verbindet, um eine Drehung der Welle 22 um ihre Achse 24 zu unterbinden.
Der Pressenstößel 32 kann mit einem Kraftsensor 49 versehen sein, mit dem eine jeweils wirkende Presskraft erfasst werden kann. Auch der Kraftsensor 49 ist an das elektronische Steuergerät 46 angeschlossen. Der Pressenstößel 32 kann dabei als Kraftaufnehmer für einen in ihm integrierten Dehnungsmessstreifen (DMS) dienen. Der Sensor 49 könnte jedoch auch an einem anderen Ort angeordnet sein, z.B. im Basisteil 12.
Andere Kraftmesssysteme, wie z.B. induktive Kraftsensoren, magnetoelastische Kraftsensoren oder piezoelektrische Sensoren usw., könnten ebenfalls verwendet werden.
Insoweit ist die Presse 10 von herkömmlicher Bauart.
Im Gegensatz zu bekannten Pressen weist die Presse 10 eine zweite (äußere) Hohlwelle 50 auf, die koaxial zur Welle 22 gelagert ist. Die erste Welle 22 wird nachfolgend als innere Handhebelwelle bezeichnet werden, da sie durch die äußere Hohlwelle 50 hindurchgeführt ist. Die äußere Hohlwelle 50 ist direkt mit einem Zahnrad verbunden bzw. mit einem Ritzel versehen, um das mit 28 bezeichnete Getriebe zu realisieren. Der Pressenstößel 32 weist eine entsprechende Verzahnung 52 auf, die mit dem Ritzel bzw. dem Zahnrad der äußeren Hohlwelle 50 kämmt. Vorzugsweise greifen die Verzahnungen der Hohlwelle 50 und der Pressenstößel 32 direkt ineinander ein. Es könnten jedoch weitere Getriebeelemente dazwischen angeordnet werden.
Die äußere Hohlwelle 50 kann mit einer vorzugsweise elektromagnetischen Kupplung 54 kraftschlüssig und/oder formschlüssig mit der inneren Handhebelwelle 22 verbunden werden. Die elektromagnetische Kupplung 54 ist ebenfalls mit dem Steuergerät 46 verbunden . Die innere Handhebelwelle 22 stellt eine Eingangswelle dar, die mittels der Kupplung 54 an eine Ausgangswelle koppelbar ist, die im vorliegenden Beispiel der Fig. 1 durch die äußere Hohlwelle 50 realisiert ist.
Alternativ könnte lediglich die innere Handhebelwelle 22, d.h. ohne Hohlwelle 50, in axialer Richtung zweigeteilt sein, so dass bspw. ein dann rechts angeordneter Wellenteil die Eingangswelle und ein links angeordneter Wellenteil die Ausgangswelle darstellen würde. In diesem Falle müsste jedoch auch der Pressenstößel auf den linken Wellenteil verlegt werden. Diese alternative Ausführungsform, wie sie gerade diskutiert wurde, ist in der Fig. 1 nicht dargestellt.
Im Nachfolgenden wird die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Presse 10 näher erläutert werden.
Mit einem weiteren Sensor 56, der z.B. in der Nähe der Bremsscheibe 40 angeordnet ist und mit dieser zusammenwirkt, kann die relative Lage der Handhebelwelle 22 ermittelt werden. Dazu kann der Sensor 56 ebenfalls mit dem Steuergerät 46 verbunden sein. Da der Betätigungshebel 18 genau wie die Scheibe 40 (dreh-) fest mit der Welle 22 verbunden ist, lassen sich somit auch Rückschlüsse über die Lage des Hebels 18 ziehen.
Wird bestimmt, dass sich sowohl die Handhebelwelle 22 als auch der Pressenstößel in ihren jeweiligen Ausgangslagen befinden, aus der ein Pressvorgang gestartet werden kann, wird vom Steuergerät 46 ein Signal an die Kupplung 54 ausgegeben, so dass sich die Kupplung 54 schließt, d.h. die innere Welle 22 und die äußere Hohlwelle 50 werden zumindest kraftschlüssig miteinander verbunden. Ein Kraftfluss zwischen dem Hebel 18 und dem Pressenstößel 32 ist somit möglich.
Anschließend wird der Hebel 18 in Richtung des Pfeils 26 verdreht, um die Werkstücke 36, 38 miteinander zu verpressen.
Im Normalfall, d.h. wenn keine unzulässig große Presskraft auftritt, die mit dem Kraftmesssystem 49 gemessen werden kann, erreicht der Hebel 18, und somit auch der Pressenstößel 32, irgendwann seine (elektronische oder mechanische) Endlage. Die mechanische Endlage ist dann erreicht, wenn der Pressenstößel den maximalen möglichen Presshub durchlaufen hat bzw. der Hebel 18 gegen einen entsprechenden mechanischen Anschlag bewegt wird. Die elektronische Endlage ist erreicht, wenn entweder der Hebel 18 um einen vorbestimmten Winkel verdreht wurde oder wenn der Pressenstößel 32 einen vorbestimmten (Hub-)Weg zurückgelegt hat.
Die elektronische Endlage könnte einerseits durch den Sensor 56 detektiert werden, indem die Bremsscheibe 40 z.B. in einem der Endlage entsprechenden Bereich derart ausgestaltet ist, dass der raumfeste Sensor 56 die Endlage erkennen kann. Wird als Sensor 56 z.B. ein induktiver Sensor verwendet, so könnte die Bremsscheibe 40 in diesem Bereich in axialer Richtung 24 mehr oder weniger stark massiv ausgebildet sein.
Die elektronische Endlage kann auch so definiert sein, dass eine Sollpresskraft (in Abhängigkeit vom Weg des Pressenstößels 32) erreicht wurde, d.h. zu verpressende Werkstücke ausreichend „gut" miteinander verpresst wurden. Dazu kann ein Wegmesssystem 58 vorgesehen sein, das in Fig. 1 schematisch durch eine ge- strichelte Linie dargestellt ist. Das Wegmesssystem 58 erfasst an den Pressenstößel 32 gekoppelte Wegmarkierungen 59.
Beim Erreichen der Endlage kann das Steuergerät 46 — in Abhängigkeit von Presskraft und/oder zurückgelegtem Hubweg - die Kupplung 54 dazu veranlassen, sich zu öffnen, womit der Kraft- fluss zwischen dem Hebel 18 und dem Pressenstößel 32 unterbrochen wird. Der Stößel 32 kann dann insbesondere durch eine in der Fig. 1 nicht dargestellten Gasdruckfeder wieder in seine Ausgangslage zurückgestellt werden, die der Ausgangslage des Hebels 18 entspricht. Es ist von Vorteil, wenn der Pressenstößel 32 mit der Wegmarkierung 59 gekoppelt ist, um die relative Lage des Pressenstößels 32 feststellen zu können, da aus dieser Information Rückschlüsse über die erreichte Presskraft gezogen werden können. Durch die Bestimmung der relativen Lage des Pressenstößels 32 kann ferner verhindert werden, dass ein nachfolgender Pressvorgang durchgeführt wird, bevor der Pressenstößel 32 sich in seiner Ausgangslage befindet.
Dieses zusätzliche Wegmesssystem 58 könnte in Form eines linearen inkrementalen Messsystems realisiert sein, das z.B. eine Auflösung 5 μm aufweist. Die Wegmarkierungen 59 können mit Hilfe eines Messkopfes abgetastet werden, der vorzugsweise im Kopfteil 16 angeordnet ist und ebenfalls mit dem Steuergerät 46 verbunden ist.
Die Bremsscheibe 40 kann mit einer Rückstelleinrichtung, insbesondere einer Feder (nicht dargestellt) verbunden sein. Die Feder ist dann mit dem raumfesten Kopfteil 16 verbunden. In der Ausgangslage ist diese Feder vorgespannt. In der Endlage ist sie derart gespannt, dass, sollte die Bedienungsperson den Hebel 18 loslassen, der Hebel 18 selbsttätig in seine entsprechende Ausgangslage zurückgestellt wird. Dazu sollte die Kupplung 54 geöffnet sein.
Sobald der Pressenstößel 32 und der Hebel 18 ihre jeweilige Ausgangslage wieder erreicht haben, kann ein neuer Pressvorgang durchgeführt werden.
Sollte es bei einem Pressvorgang zu einer unvorhergesehen Überschreitung der zulässigen Presskraft kommen, bei der insbesondere eine Beschädigung des Kraftmesssystems 49 befürchtet werden muss, kann gemäß der vorliegenden Erfindung die Kupplung 54 vor dem Erreichen der Endlage des Pressvorgangs geöffnet werden. In diesem Falle wird der Kraftfluss zwischen dem Hebel 18 und dem Pressenstößel 32 unterbrochen. Die Kraft kann nicht mehr weiter auf den Kraftsensor 49 wirken. Der Kraftsensor 49 ist somit gegen eine Überlast geschützt.
Ähnlich kann ein vorzeitig abgeschlossener Pressvorgang, der als „gut" bewertet wird, beendet werden. Dies bedeutet, dass der Kraftfluss auch dann unterbrochen wird, sollte der Pressvorgang vor dem Erreichen des Endpunkts abgeschlossen sein. Die über den Betätigungshebel 18 ausgeübte Presskraft kann mittels des Sensors 49 durch die (übergeordnete) Steuerung 46 registriert werden. Die Steuerung 46 kann z.B. einen entsprechend vorbereiteten Mikroprozessor umfassen. Wird durch die Steuerung 46 basierend auf einer Kraft-Weg-Messung bestimmt, dass die zu verpressenden Werkstücke 36, 38 „gut" verfügt sind, unterbricht die Steuerung 46 durch ein entsprechendes Signal an die Kupplung 54 den Kraftfluss zwischen dem Hebel 18 und dem Stößel 32. Die Wegmessung erfolgt in diesem Fall vorzugsweise über das lineare inkrementale Wegmesssystem 58.
Ein Pressvorgang kann auch alleine in Abhängigkeit von der relativen Lage des Pressenstößels 32 abgebrochen werden, ohne dass die Presskraft tatsächlich gemessen wird. Dazu ist es jedoch erforderlich, dass die Kraft-Weg-Charakteristik der Presse bekannt ist, so dass allein auf Grund des Hubwegs festgestellt werden kann, ob bzw. wann eine „gute" Verpressung erzielt wurde.
Damit nun die Bedienungsperson den Hebel 18 nicht einfach ins „Leere" bewegt, was mitunter zu Verletzungen der Bedienungsperson selbst führen könnte, wird vorzugsweise zuerst die Bremseinrichtung 40, 42, 44 betätigt.
Konkret geschieht dies wie folgt: Der Kraftsensor 49 erfasst die über den Hebel 18 ausgeübte Presskraft; die erfasste Presskraft wird vom Steuergerät 46 in zuvor festgelegten Intervallen abgetastet; anschließend bestimmt das Steuergerät 46, ob eine unzulässig hohe Presskraft vorliegt, die den Kraftsensor 49 beschädigen könnte, indem z.B. bestimmt wird, ob die erfasste Presskraft größer oder gleich einem vorbestimmten Grenzwert ist, bzw. wann eine „gute" Verpressung der Werkstücke 36, 38 eingetreten (z.B. eine Sollpresskraft erreicht) ist; überschreitet die erfasste Presskraft den vorbestimmten Grenzwert oder ist eine Sollpresskraft erzielt, so gibt das Steuergerät 46 vorzugsweise zuerst ein Signal an die Bremseinrichtung 40, 42, 44 aus, um die Bewegung des Hebels 18 mehr oder weniger abrupt zu stoppen; anschließend wird von dem Steuergerät 46 ein Kupplungssignal an die Kupplung 54 ausgegeben, um die Kupplung 54 zu öffnen; die Kupplung 54 öffnet sich; der Kraftfluss zwischen dem Hebel 18 und dem Pressenstößel 32 ist somit unterbrochen; optional kann die Bremse wieder gelöst werden.
Ähnliches gilt, wenn nur der Hubweg gemessen wird.
Je nachdem, ob die Bedienungsperson weiterhin den Hebel 18 betätigt, kann der Hebel 18 bis zum mechanischen Anschlag bewegt werden, ohne jedoch in kraftschlüssiger Verbindung mit dem Pressenstößel 32 zu stehen, so dass die Gefahr einer Beschädigung des Kraftsensors 49 ausgeschlossen ist. Oder die Bedienungsperson hat den Hebel 18 bereits losgelassen. Wenn die Bedienungsperson den Betätigungshebel 18 bereits losgelassen hat und die oben erwähnte Rückstelleinrichtung zwischen Bremsscheibe 40 und dem Kopfteil 16 vorgesehen ist, stellt sich der Hebel 18 selbsttätig in seine Ausgangslage zurück.
Im ausgeschalteten Zustand der Presse 10 besteht vorzugsweise keine Verbindung zwischen dem Hebel 18 und dem Pressenstößel 32, was in einer erhöhten Prozesssicherheit resultiert. Damit eine Verbindung errichtet werden kann, muss die Kupplung 54 zuerst unter Strom gesetzt werden. Es versteht sich jedoch, dass die Kupplung 54 auch genau umgekehrt funktionieren könnte, d.h. die Kupplung 54 könnte auch im nicht aktivierten Zustand geschlossen sein, wobei dann das Steuergerät 46 die Verbindung zuerst unterbricht, bevor ein Pressvorgang durchgeführt werden kann und dann die zuvor erwähnte Überprüfung der Ausgangslage durchführt. Somit ist immer gewährleistet, dass die entsprechenden Ausgangslagen des Hebels 18 und des Pressenstößels 32 zu Anfang eines Pressvorgangs vorliegen. Anstatt der eingangs erwähnten Getriebeart, bei der eine Zahnstange mit einem Ritzel oder einem Zahnrad kämmt, könnte auch ein Planetengetriebe, Schneckenradgetriebe, Kettentrieb, Riementrieb, Kegelradtrieb, ein Kniehebel, ein Schuhhebel, ein Hydraulikgetriebe o.Ä. verwendet werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden die innere Handhebelwelle 22 und die äußere Hohlwelle 50 nicht nur kraftschlüssig, sondern auch formschlüssig miteinander verbunden.
Fig. 2 zeigt eine stark schematisierte Schnittansicht senkrecht zu einer Kopplungsfläche zwischen der inneren Handhebelwelle 22 und der äußeren Hohlwelle 50.
Die Zeichnungsebene der Fig. 2 entspricht der Ebene, die senkrecht auf der Zeichnungsebene der Fig. 1 steht. Die in Fig. 2 dargestellte Verzahnung 60 mit Raststellung umfasst vorzugsweise einen einzigen (Rast-) Zahn 62, der hier mit der äußeren Hohlwelle 50 ausgebildet ist, und eine entsprechende Ausnehmung 64 in der inneren Handhebelwelle 22. Fig. 2 stellt einen Zustand dar, bei dem die Kupplung 54 (vgl. Fig. 1) offen ist, so dass die Wellen 22 und 50 frei gegeneinander verdreht werden könnten. Sollte sich die Kupplung 54 schließen, bewegen sich die Wellen 22 und 50 entlang der Achse 24 relativ aufeinander zu, so dass der Zahn 62 in Eingriff mit der Ausnehmung 64 kommt.
Es versteht sich, dass der Zahn 62 alternativ auch mit der inneren Handhebelwelle 22 und die Ausnehmung 64 mit der äußeren Hohlwelle 50 ausgebildet sein könnte. Anstatt einer einzigen Zahnpaarung können auch mehrere Paare 62, 64 vorgesehen sein. Ausgestaltungen mit lediglich einem (Rast-)Zahn sind jedoch bevorzugt, wie es nachfolgend noch erläutert werden wird.
Das Zahnpaar 60 kann zusätzlich dazu verwendet werden, die Ausgangslage des Pressenstößels 32 festzulegen. Dies bedeutet, nur wenn die Wellen 22 und 50 richtig zueinander stehen, d.h. wenn sich die Hohlwelle 50, und somit auch der Pressenstößel 32, in ihrer Ausgangslage befindet, können der Zahn 62 und die Ausnehmung 64 ineinander eingreifen. Befindet sich der Pressenstößel 32 (noch) nicht in seiner Ausgangslage, ist auch keine Kopplung zwischen den Wellen 22 und 50 möglich.
Ferner sind in der Fig. 3 auf die Wellen 22, 50 bzw. auf deren Verzahnung 62, 64 wirkenden Kräfte schematisch entlang einer Verzahnungsflanke dargestellt, die parallel zu einer imaginären Linie 66 liegt.
Angenommen, zum Schließen der Kupplung 54 (vgl. Fig. 1) ist eine magnetische Kraft FM (Fig. 3) erforderlich, um bspw. die äußere Hohlwelle 50 bzw. deren Zahn 62 in Richtung der inneren Hohlwelle 22 bzw. deren Ausnehmung 64 zu bewegen. Die ( Schließ- ) Kraft FM des Kupplungsmagneten 54 lässt sich mit Hilfe eines Kräfteparallelogramms in die zwei Kraftkomponenten FE und F31 zerlegen, wobei FE die entlang der imaginären Linie 66 wirkende Einkopplungskraft und F51 die senkrecht zur Verzahnungsflanke wirkende Kraft repräsentiert.
Wenn die beiden Wellen 22, 50 miteinander gekoppelt sind und der Betätigungshebel 18 von einer Bedienungsperson betätigt wird, wird die innere Handhebelwelle 22 eine Drehkraft FD auf die äußere Hohlwelle 50 übertragen, wie es ebenfalls in Fig. 3 dargestellt ist. Die Drehkraft FD lässt sich wiederum in zwei Kraftkomponenten FA und Fs2 zerlegen, wobei FA die Auskoppelkraft und Fx2 die senkrecht zur Verzahnungsflanke wirkende Kraft repräsentiert .
Solange die Drehkraft einen gewissen Schwellenwert nicht überschreitet, ist die auskoppelnde Kraftkomponente FA kleiner als die einkoppelnde Komponente FE. Übt die Bedienungsperson jedoch (spontan) eine sehr große Kraft auf die Welle 22 aus, so wird sich die Drehkraft FD schlagartig vergrößern, was in einer Vergrößerung der auskoppelnd wirkenden Kraft FA resultiert. Wird die Kraftkomponente FA größer als die Kraftkomponente FE, so kommt es zu einer Öffnung der Verzahnung 60, obwohl die Kupplung 54 geschlossen bzw. noch nicht geöffnet ist. Die Kraft, bei der die Verzahnung 60 selbsttätig öffnet, hängt von deren Baugrößen, insbesondere dem Flankenwinkel α, ab. Die Kupplung 54 wirkt dann als mechanische Überlastkupplung.
Mit dieser Maßnahme kann erreicht werden, dass, sollte es zu spontan auftretenden Drehmomenten kommen, die von der Steuerung in dieser Geschwindigkeit nicht mehr kompensiert werden können, sich die Kopplung der Wellen 22, 50 selbsttätig öffnet. Dies bedeutet wiederum, dass der Kraftfluss zwischen dem Betätigungshebel 18 und dem Pressenstößel 32 getrennt wird, so dass ein Kraftsensor wiederum gegen eine Überlast gesichert ist.
Anstatt einer Verzahnung könnten z.B. auch Rollen o.Ä. verwendeten werden.

Claims

Patentansprüche
1. Handbetätigte Presse (10) mit einem an eine Welle (22) gekoppelten Betätigungsorgan (18), dessen Betätigung in eine Hubbewegung (30) eines an die Welle (22) gekoppelten Pressenstößels (32), und somit auch in eine Änderung einer relativen Lage des Pressenstößels (32), umgesetzt wird, und mit einer Kupplung (44; 54) zum Unterbrechen eines Kraftflusses zwischen dem Betätigungsorgan (18) und dem Pressenstößel (32), dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (22, 50) zumindest zweiteilig, und zwar mindestens mit einer Eingangswelle (22) und einer Ausgangswelle (50), ausgebildet ist, und dass die Kupplung (54) derart eingerichtet ist, dass sie die Eingangswelle (22) und die Ausgangswelle (50) in Abhängigkeit von der Presskraft und/oder der relativen Lage des Pressenstößels (32) voneinander trennt.
2. Handbetätigte Presse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Sensor (49) zum Erfassen der Presskraft vorgesehen ist.
3. Handbetätigte Presse nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen zweiten Sensor zum Erfassen der relativen Lage des Pressenstößels (32).
4. Handbetätigte Presse nach Anspruch 2 oder 3, gekennzeichnet durch eine Steuereinrichtung (46), die an die Kupplung (54) gekoppelt ist und die an den ersten und/bzw. an den zweiten Sensor gekoppelt ist, um Kupplungssignale an die Kupplung (54) auszugeben.
5. Handbetätigte Presse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (46) ein Kupplungssignal zum Geschlossenhalten der Kupplung ausgibt, wenn die er- fasste Presskraft bzw. die relative Lage des Pressenstößels (32) kleiner als ein vorbestimmter Grenzwert ist.
6. Handbetätigte Presse nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (46) ein Kupplungssignal zum Öffnen der Kupplung (54) ausgibt, wenn die Presskraft bzw. die relative Lage des Pressenstößels (32) größer oder gleich einem vorbestimmten Grenzwert ist.
7. Handbetätigte Presse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungsorgan (18) drehfest mit der Eingangswelle (22) verbunden ist.
8. Handbetätigte Presse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Pressenstößel (32) permanent in Wirkverbindung mit der Ausgangswelle (50) steht.
9. Handbetätigte Presse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ferner eine Hubsperre (40, 42, 44) zum Festlegen der Eingangswelle (22) vorgesehen ist.
10. Handbetätigte Presse nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Hubsperre (40, 42, 44) eine Bremsscheibe (40, 42) und einen Bremsmagneten (44) umfasst.
11. Handbetätigte Presse nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsscheibe (40) drehfest mit der Eingangswelle (22) verbunden ist und der Bremsmagnet (44) raumfest mit der Presse (10) verbunden ist, so dass die Eingangswelle (22) arretierbar ist.
12. Handbetätigte Presse nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass ferner ein dritter Sensor (56) zum Erfassen der relativen Lage der Eingangswelle (22) vorgesehen ist, wobei die Bremsscheibe (40) derart ausgestaltet ist, dass der dritte Sensor (56) die relative Lage in Zusammenwirkung mit der Bremsscheibe (40) erfasst.
13. Handbetätigte Presse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ferner eine Rückstelleinrichtung, insbesondere eine Feder, vorgesehen ist, die mit der Eingangswelle (22) gekoppelt ist, um das Betätigungsorgan (18) in eine Ausgangslage zu bewegen.
14. Handbetätigte Presse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungsorgan (18) ein Handhebel (18), die Eingangswelle (22) eine innere Handhebelwelle (22) und die Ausgangswelle (50) eine äußere Hohlwelle (50) ist.
15. Handbetätigte Presse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Sensor ein lineares inkrementales Wegmesssystem ist, dass an den Pressenstößel (32) gekoppelte Wegmarkierungen erfasst.
16. Handbetätigte Presse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Wellen (22, 50) durch die Kupplung (54) formschlüssig miteinander verbunden werden, um die Hubbewegung (30) umzusetzen.
17. Handbetätigte Presse nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die formschlüssige Verbindung mittels einer Verzahnung (60) mit Raststellung erzielt wird.
18. Verfahren zum Schützen einer handbetätigten Presse nach einem der Ansprüche 1-17 vor Überlast, gekennzeichnet durch die Schritte:
Schließen der Kupplung (54);
Erfassen einer über das Betätigungsorgan (18) ausgeübten Presskraft bzw. einer relativen Lage des Pressenstößels (32);
Bestimmen, ob die erfasste Presskraft bzw. die relative Lage des Pressenstößels (32) einen vorbestimmten Grenzwert erreicht hat; und wenn der vorbestimmte Grenzwert erreicht ist, Betätigen der Kupplung (54), um die zumindest zwei Wellen (22, 50) voneinander zu trennen.
19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Hubsperre (40, 42, 44) geschlossen wird, bevor die Kupplung (54) die Wellen (22, 50) trennt.
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