EP2030772A2

EP2030772A2 - Sicherheitseinrichtung an Umformmaschinen

Info

Publication number: EP2030772A2
Application number: EP08015429A
Authority: EP
Inventors: Oskar Gechter
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-09-03
Filing date: 2008-09-01
Publication date: 2009-03-04
Also published as: EP2030772A3; DE102007041704A1

Abstract

Eine Sicherheitseinrichtung ist vorgesehen an Umformmaschinen (P1), mit einem Antriebsstössel (1) und einem auf diesen wirkenden Kraftverstärker (2), insbesondere an pneumatischen Pressen, mit einem längsverschieblich in einer Führung gelagerten Pressenstempel (4), der mit einem Presswerkzeug (5) an seinem unteren Ende auf einen Unterstempel (6) zu- und von diesem wegbewegbar ist. Der Antriebsstössel (1) weist einen Mitnehmerfortsatz (7.1) an einem Mitnehmerkörper (7) auf, und der Pressenstempel (4) ist mit einem hubabhängig mehr oder weniger weit in Richtung Mitnehmerfortsatz (7.1) auslenkbaren Kupplungsglied (8) versehen, wobei im Falle der Behinderung des Pressenstempels (4) an der Ausführung seiner letzten Wegstrecke von z.B. <5,9 mm bis 0 mm der Aktionsradius (r0) des Kupplungglie des (8) nicht ausreicht und der Antriebsstössel (1) an diesem antriebskkraftlos vorbeistreicht, dagegen bei störungsfreiem Hub des Pressenstempels (4) die Auslenkung des Kupplungsgliedes (8) so gross ist, daß dieses zur Übertragung der Antriebskraft vom Antriebsstössel (1) auf den Pressenstempel (4) vom Mitnehmerfortsatz (7.1) an seiner Kupplungskante (8.2) erfasst und während des Arbeitshubes auf der letzten Wegstrecke mitgenommen wird.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eiine Sicherheitseinrichtung an Umformmaschinen mit einem Antriebsstössel und einem auf diesen wirkenden Kraftverstärker, insbesondere an pneumatischen Pressen, mit einem längsverschieblich in einer Führung gelagerten Pressenstempel, der mit einem Presswerkzeug an seinem unteren Ende auf einen Unterstempel zu- und von diesem wegbewegbar ist, wobei auf der letzten Wegstrecke des Pressenstempels mit einem Abstand zum Unterstempel von z.B. < 5,9 mm bis 0 mm, wenn kein Hindernis zwischen Presswerkzeug und Unterstempel sich befindet, der Antriebsstössel zur Ausführung des Pressvorgangs die Presskraft auf den Pressenstempel über Kupplungsmittel überträgt, dagegen bei Behinderung des Pressenstempels, wenn dieser seine letzte Wegstrecke nicht zurücklegen kann, z.B. bei Vorhandensein eines Fingers im Pressenspalt, der Pressvorgang unterbunden wird, gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.
Eine solche Sicherheitseinrichtung ist durch die WO 98/16371 bzw. die korrespondierende EP 0 930 963 B1 im wesentlichen bekannt. Wenn bei der bekannten Sicherheitseinrichtung ein Hindernis, z.B. ein Finger, sich im Pressenspalt befindet, so wird die Kraftübertragung vom Antriebsstössel über ein hebelartiges Teil auf den Pressenstempel blockiert, indem das hebelartige Teil mit einem verzahnten Ende an einer Zahnleiste des Pressengestells festgeklemmt bzw. verkeilt wird. Bei einem störungsfreien Hub dagegen tritt ein Verzahnungseingriff nicht ein; stattdessen gibt am Ende des Bewegungshubes ein Näherungssensor das Signal ab: "Krafthub einleiten"; das hebelartige Teil untergreift einen Absatz an einer Längsnut der Zahnleiste und kann so bei der Weiterbewegung des Antriebsstössels die Presskraft auf den Pressenstempel übertragen. Die bekannte Einrichtung ist verhältnismässig kompliziert; ein kraftübertragendes Teil muß sich im Gefahrenfalle verkeilen, es wird mit einem Näherungssensor gearbeitet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Sicherungseinrichtung gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, bei der ebenfalls ein Hindernis im Pressenspalt zu einer augenblicklichen Nichteinleitung des Krafthubes führt, bei der jedoch das Blockieren des Kraftflusses durch Verkeilen eines kraftübertragenden Hebels nicht erforderlich ist.
Erfindungsgemäss wird die gestellte Aufgabe bei einer gattungsgemässen Sicherheitseinrichtung durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst, nämlich dadurch, dass der Antriebsstössel einen Mitnehmerfortsatz an einem Mitnehmerkörper aufweist und der Pressenstempel mit einem hubabhängig mehr oder weniger weit in Richtung Mitnehmerfortsatz auslenkbaren Kupplungsglied versehen ist, wobei im Falle der Behinderung des Pressenstempels an der Ausführung seiner letzten Wegstrecke der Aktionsradius des Kupplunggliedes nicht ausreicht und der Antriebsstössel an diesem antriebskkraftlos vorbeistreicht, dagegen bei störungsfreiem Hub des Pressenstempels die Auslenkung des Kupplungsgliedes so gross ist, daß dieses zur Übertragung der Antriebskraft vom Antriebsstösse auf den Pressenstempel vom Mitnehmerfortsatz erfasst und während des Arbeitshubes auf der letzten Wegstrecke mitgenommen wird.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Ansprüchen 2 bis 13 angegeben.
Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile sind vor allem darin zu sehen: Die Bemessung, Anordnung und Kinematik des Kupplungsgliedes und des Mitnehmerkörpers sind so aufeinander abgestimmt bzw. abstimmbar, daß dann, wenn der Pressenstempel bei einer kritischen Spaltweite von z.B. 5,9 mm (oder bei grösserer Spaltweite) an seiner Fortbewegung gehindert ist, das Kupplungsglied an den Mitnehmer zwangsläufig nicht antkuppeln kann und so der Antriebsstössel "ins Leere" fährt. Auf diese Weise können Lichtschranken, Näherungs- oder Endschalter beim Pressenbetrieb eingespart werden, wobei diese Geräte bei der Justierung vor dem Betrieb naturgemäß Verwendung finden können. Aufgrund des einfachen Aufbaus ist die Sicherheitseinrichtung nach der Erfindung sehr zuverlässig.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Sicherheitseinrichtung die folgenden Merkmale aufweist:

a) das Kupplunsgsglied ist ein Kniehebelgetriebe, bestehend aus einem abgewinkelten ersten Hebel und einem zweiten, mittels einer Kniehebel-Gelenkachse mit dem ersten gelenkig verbundenen Hebel, wobei der erste Hebel ein L-förmiger Kupplungshebel ist,
b) der Kupplungshebel ist in seinem Winkelbereich an das obere Ende des Pressenstempels angelenkt,
c) der Kupplungshebel ragt mit einer Kupplungskante am freien Ende eines ersten Schenkels so in die Umgebung des Mitnehmerfortsatzes, daß der erste Schenkel abhängig von seinem Schwenkwinkel und damit abhängig vom Hub des Pressenstempels entweder den Mitnehmerfortsatz untergreift oder an diesem vorbeistreicht, und
d) der zweite Schenkel des Kupplungshebels ist über den zweiten Hebel in Form einer Gelenklasche an den Gelenkbolzen eines Lagers auf der dem Pressenstempel abgelegenen Seite des Kniehebelgetriebes angelenkt, wobei die beiden Gelenkachsen der Bolzen für das Lager und für die Gelenkverbindung zwischen Pressenstempel und Kupplungshebel achsparallel mit variablem Abstand übereinanderliegen und sich diesem variablen Abstand entsprechend die folgenden beiden Extrempositionen ergeben: die eingeknickte Ausgangsposition der beiden Hebel mit dem kleinsten Abstand und die gestreckte Arbeitsposition der beiden Hebel mit dem größten Abstand, bei der die Kraftübertragung vom Antriebsstössel auf den Pressenstempel wegen Hebelwirkung am grössten ist.

Eine weitere vorteilhafte Ausführung besteht darin, dass der Mitnehmerkörper am freien Ende des Antriebsstössels angeordnet ist und eine zum Kupplungsglied seitlich offene Aussparung aufweist, deren oberer Absatz den Mitnehmerfortsatz bildet.
Eine Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 10 für Pressen mit Schutzhaube und mit insbesondere grösserem Pressenhub und Pressdruck besteht darin, dass die Behinderung des Pressenstempels und damit der Leerhub des Antriebsstössels abhängig gemacht sind von der Ist-Position der Schutzhaube und dass als Auslösekriterium zur Einleitung des sicherheitsrelevanten Leerhubes des Antriebsstössels die Offenstellung oder das - im Störungsfalle - nicht vollständige Schließen einer in Pressrichtung und entgegengesetzt dazu hin- und her bewegbar gelagerten Schutzhaube herangezogen ist, welche bei offener oder nicht vollständig geschlossener Schutzhaube über einen Verriegelungsmechanismus die Auslenkbewegung des Kupplungsgliedes in den Eingriffsbereich des Mitnehmerfortsatzes blockiert, nach vollständigem Schließen der Schutzhaube dagegen freigibt.
Die mit dem Gegenstand des Anspruchs 10 erzielbaren Vorteile sind vor allem darin zu sehen, daß das Prinzip, die Unterschreitung eines Sicherheitsabstandes zwischen dem Press- oder Crimpwerkzeug des Oberstempels einerseits und dem Unterstempel andererseits als Kriterium für den Übergang vom Leerhub zum Krafthub zu benutzen und hierzu die Presskraft vom Mitnehmer über den Kupplungshebel zum Pressenstempel zu übertragen, beibehalten wird, wobei auch hierbei dann, wenn der Sicherheitsabstand nicht unterschritten werden kann, der Antriebsstössel "ins Leere" fährt, d.h. eine Kupplung zwischen Antriebsstössel und Pressenstempel nicht stattfindet. Von besonderer Bedeutung sind bei dem dem Kupplungshebel vorgeschaltete Verriegelungsmechanismus eine Sperrklinke und eine Sperrschiene. Die Sperrklinke sitzt auf der Kniehebel-Gelenkachse. Die Sperrklinke liegt während des Leerhubes an der Sperrschiene an und wird dadurch am Verschwenken gehindert, so daß damit das Kupplungsglied außer Eingriff des Mitnehmerfortsatzes bleibt. Erst dann, wenn die Sperrschiene nach Erreichen und Unterschreiten des Sicherheitsabstandes durch die Schutzhaube die Sperrklinke freigibt, wird der Kraftfluss vom Antriebsstössel über das am Mitnehmerfortsatz angreifende Kupplungsglied zum Pressenstempel bewirkt.
Zu den weiteren Merkmalen nach den Unteransprüchen wird auf die Figurenbeschreibung verwiesen.
Im folgenden wird der Gegenstand der Erfindung, d.h. Aufbau und Wirkungsweise anhand von zwei in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen noch näher erläutert. In der Zeichnung zeigt z.T. in vereinfachter, schematischer und z.T. in Detail-Darstellung:

Fig. 1 bis Fig. 6: in vereinfachter Aufriss-Darstellung eine Presse mit Sicherheitseinrichtung nach der Erfindung in aufeinander-folgenden Momentaufnahmen eines Pressenhubes von der Nullstellung (Fig. 1) bis zum Leerhub wegen eines Fremdkörpers (Fig. 4) bzw. bis zum durchgeführten Pressen-Arbeitshub (Fig. 6);
Fig. 7 und Fig. 8: den Gegenstand nach Fig. 1 und nach Fig. 6 in vergrösserter, perspektivischer Detaildarstellung, d.h. die Ausgangs- und die Pressposition des Pressenstempels und der zugehörigen Sicherheitseinrichtung;
Fig. 9 bis 17: ein zweites Ausführungsbeispiel der Sicherheitseinrichtung mit Schutzhaube, bei der die Kupplung zwischen Mitnehmer und Kupplungs-glied davon abhängt, ob die Schutzhaube ihre Schliessposition einnimmt oder nicht, und zwar
Fig.9: die perspektivische Gesamtansicht der Presse mit Sicherheitseinrichtung in der Ausgangsposition der Presse, wobei die Sperrklinke wegen geöffneter Schutzhaube in Sperrstellung ist;
Fig. 10: perspektivisch im Auschnitt und vergrössert die obere Hälfte des Gegenstandes nach Fig. 9, wobei die Sperrklinke aufgrund geschlossener Schutzhaube geöffnet hat;
Fig. 11 bis 14: vier aufeinanderfolgende Momentaufnahmen der Schutzhauben- und Pressstempelbewegung in verkleinerter Ausschnittdarstellung, beginnend bei der Ausgangsposition (Fig. 11) bis zum vollendeten Leerhub (Fig. 14); und
Fig. 15 bis 17: in entsprechender Darstellung zu Fig. 11 bis 14 in drei aufeinanderfolgenden Momemtaufnahmen die beginnende Entriegelung der Sperrklinke bei geschlossener Schutzhaube (Fig. 15), den beginnenden Hub des Antriebsstössels und die beginnende Kupplung zwischen Mitnehmer und Kupplungsglied (Fig. 16) und den vollendeten Arbeitshub bei voller Kupplung und gestrecktem Kniehebelgetriebe (Fig. 17).

Fig. 1 zeigt eine Presse P1, z.B. eine Crimppresse, mit zugehöriger Sicherheitseinrichtung S1 schematisch im Aufriss unter Weglassung der für das Verständnis der Erfindung nicht erforderlichen Teile. Es handelt sich dabei um eine Sicherheitseinrichtung S1, allgemein für Umformmaschinen geeignet, wozu pneumatische, hydraulische oder elektrische Pressen oder Stanzen gehören, ferner handbetätigte Pressen oder Stanzen. Die Presse P1 ist ausgerüstet: mit einem Pressengestell 14 und einem daran befestigten, vorzugsweise pneumatisch arbeitenden Kraftverstärker 2 mit Arbeitszylinder 2.1 und Antriebsstössel 1, der aus einer der Kolbenstange 1.1 mit Kolben 1.2 und einem Mitnehmerkörper 7 besteht, welch letzterer am freien Ende der Kolbenstange 1.1 sitzt (siehe linken Teil der Figur). Im rechten Teil der Figur ist ein längsverschieblich in einer Führung 3 des Pressengestells 14 gelagerter Pressenstempel 4 dargestellt, der mit einem schematisch angedeuteten Presswerkzeug 5 an seinem unteren Ende auf einen Unterstempel 6 zu- und von diesem wegbewegbar ist. In der in Fig. dargestellten Ruhe- oder Nullstellung beträgt der Abstand oder die Wegstrecke des Pressenstempels bzw. seines Presswerkzeugs 5 zum Unterstempel 6 z.B. a1=20mm.
In den Fig. 4 bis 6, auf die noch eingegangen wird, ist dargestellt, daß auf der letzten Wegstrecke des Pressenstempels mit einem Abstand zum Unterstempel von z.B a3 < 5,9 mm bis a0=0 mm, wenn kein Hindernis zwischen Presswerkzeug 5 und Unterstempel 6 sich befindet, der Antriebsstössel 1 zur Ausführung des Pressvorgangs die Presskraft auf den Pressenstempel 4 über Kupplungsmittel überträgt, dagegen bei Behinderung des Pressenstempels 4 (siehe Fig. 3 und 4), wenn dieser seine letzte Wegstrecke a3 nicht zurücklegen kann, z.B. bei Vorhandensein eines Fingers im Pressenspalt a, der Pressvorgang unterbunden wird.
Wie es Fig. 1 und die folgenden Figuren 2 bis 8 zeigen weist zur Verwirklichung der vorbeschriebenen Sicherheitsfunktion der Antriebsstössel 1 einen Mitnehmerfortsatz 7.1 an einem Mitnehmerkörper 7 auf und ist der Pressenstempel 4 mit einem hubabhängig mehr oder weniger weit in Richtung Mitnehmerfortsatz 7.1 auslenkbaren Kupplungsglied 8 versehen. Im Falle der Behinderung des Pressenstempels 4 an der Ausführung seiner letzten Wegstrecke a3 reicht der Aktionsradius r0 des Kupplunggliedes 8 nicht aus, und der Antriebsstössel 1 streicht an diesem antriebskkraftlos vorbei, wie es Fig. 3 und 4 verdeutlichen. Dagegen ist bei störungsfreiem Hub des Pressenstempels 4 die Auslenkung des Kupplungsgliedes 8 so gross, daß dieses zur Übertragung der Antriebskraft vom Antriebsstössel 1 auf den Pressenstempel 4 vom Mitnehmerfortsatz 7.1 erfasst und während des Arbeitshubes auf der letzten Wegstrecke a3 mitgenommen wird, vergl. Fig. 5 mit beginnender Kupplung und Fig. 6, Fig. 8 mit vollständiger Kupplung und vollendetem Arbeitshub.
Im einzelnen ist das Kupplungsglied 8 ein Kniehebelgetriebe, bestehend aus einem abgewinkelten ersten Hebel 8a und einem zweiten, mittels einer Kniehebel-Gelenkachse 100 mit dem ersten gelenkig verbundenen Hebel 8b, wobei der erste Hebel 8a ein L-förmiger Kupplungshebel ist, der in seinem Winkelbereich 8.1 an das obere Ende des Pressenstempels 4 angelenkt ist. Der Kupplungshebel 8a ragt mit einer Kupplungskante 8.2 am freien Ende eines ersten Schenkels 8a1 so in die Umgebung des Mitnehmerfortsatzes 7, daß der erste Schenkel 8a1 abhängig von seinem Schwenk-winkel und damit abhängig vom Hub des Pressenstempels 4 entweder den Mitnehmerfortsatz 7 untergreift (Fig. 5, 6 unf 8) oder an diesem vorbeistreicht (Fig. 3, Fig. 4).Der zweite Schenkel 8a2 des Kupplungshebels 8a ist über den zweiten Hebel 8b in Form einer Gelenklasche an den Gelenkbolzen 9 eines Lagers 10 auf der dem Pressenstempel 4 abgelegenen Seite des Kniehebelgetriebes 8a, 8b angelenkt, wobei die beiden Gelenkachsen 9', 11' der Bolzen 9, 11 für das Lager 10 und für die Gelenkverbindung zwischen Pressenstempel 4 und Kupplungshebel 8a achsparalllel mit variablem Abstand z übereinanderliegen und sich diesem variablen Abstand z entsprechend die folgenden beiden Extrempositionen ergeben: die eingeknickte Ausgangsposition I der beiden Hebel 8a, 8b mit dem kleinsten Abstand z1 (Fig. 1 und Fig.7) und die gestreckte Arbeitsposition II der beiden Hebel mit dem größten Abstand z5 (Fig. 6, Fig. 8), bei der die Kraftübertragung vom Antriebsstössel 1 auf den Pressenstempel 4 wegen Hebelwirkung am grössten ist.
Wie man es aus Fig. 1 und den weiteren Figuren erkennt, ist der Mitnehmerkörper 7 am freien Ende des Antriebsstössels 1 angeordnet und weist eine zum Kupplungsglied 8 seitlich offene Aussparung 7.2 auf, deren oberer Absatz den Mitnehmerfortsatz 7.1 bildet. Die seitlich offene Aussparung 7.2 ist an ihrem unteren Ende durch eine in Richtung auf das Kupplungsglied 8 vorspringende Zunge 7.3 begrenzt, welche ein Auflager für das freie Ende des ersten Schenkels 8a1 des Kupplingshebels 8a in dessen Ausgangsposition I und bei beginnendem Hub m1 bildet (siehe Fig. 1 und 2). Der Mitnehmerkörper 7 und damit der Anntriebsstössel 1 sind an einer gehäusefesten Vertikalschiene 12 in Hubrichtung m geführt.
In Fig. 1 ist lediglich strichpunktiert angedeutet, dass am zweiten Hebel 8b des Kupplungsgliedes 8 eine auf den ersten Schenkel des Kupplungshebels 8a gerichtete Justierschraube 120 gelagert ist, welche einen Anschlag zur Einstellung der eingeknickten Ausgangsposition I des Kupplungshebels 8a bildet. Die Justierschraube ist in Fig. 8 deutlich zu erkennen. Fig. 7 und 8 zeigen auch, dass das Lager 10 einen am Gestell 14 gelagerten U-förmigen Lagerkörper 10' aufweist, an welchem der zweite Hebel 8b an einem diesen und die beiden U-Schenkel 10a des Lagerkörpers 10' durchdringenden Gelenkbolzen 9 gelagert ist. Der Lagerkörper kann am Gestell 14 befestigt sei. Will man den Pressendruck messen, dann ist die dargestellte Ausführung vorteilhaft. Danach ist (vergl. Fig.1 und Fig. 8) der U-förmige Lagerkörper 10' in Pressrichtung +n am Pressengestell 14 geführt gelagert und liegt mit seinem Schenkelverbindungssteg 10b unter Vorspannung an einem als Widerlager dienenden Druckmesskopf 18 einer gehäusefesten Druckmessbox 140 an. Die Einstellung der Vorspannung erfolgt durch geringfügige Verstellung der Druckmessbox 140 mittels der Schrauben 140a in der Halteplatte 140b, so daß der Meßspalt zwischen (10b) und (18) Null ist.Für die Druckmessung durch die Druckmessbox 140 ist der Nullpunkt wählbar, so daß die vorhandene Vorspannung berücksichtigt werden kann. Bei Durchführung des Arbeitshubes durch den Pressenstempel und der damit einhergehenden Streckung des Kniehebelgetriebes 8a, 8b ist der Lagerkörper 10' mit einer der Presskraft entsprechenden Reaktionskraft in Pressgegenrichtung gegen den Druckmesskopf 18 pressbar. Die am Gestell bzw. angrenzenden Gehäuse 14 angeordneten Führungen bzw. Führungsnuten für den Lagerkörper 10' sieht man nicht, weil verdeckt. Wenn eine Druckmessung nicht gewünscht wird, dann ist die Druckmessbox 140 ein Befestigungsblock für den dann stationären Lagerkörper 10'.
Fig. 7 und 8 zeigen außerdem, dass achsparallel zum Pressenstempel 4 bzw. zu dessen Führungskanal 3 zwei einander gegenüberliegende Stangen 4' in zugehörigen Führungsbohrungen 4" des Pressengestells 14 längsverschieblich gelagert sind, wobei die Stangen 4' mit ihren oberen Enden an einer Traverse 15 des Pressenstempels 4 befestigt sind und zwischen Traverse 15 und Gestell 14 sich abstützende Druckfedern 16 zur partiellen Reduktion des Pressenstempel-Gewichtes an den Stangen 4' gelagert sind, insbesondere als Spiralfedern die Stangen 4' umgreifen.
Der Pressenstempel 4 trifft auf diese Weise auf ein Hindernis 130 im Pressenspalt a3 (Fig. 3 und 4), wobei das Hindernis ein Finger sein kann, nicht mit seinem vollen Gewicht auf, sondern eher sanft.
Der Pressenspalt, der generell mit a bezeichnet ist, wird in der Praxis zwischen dem Werkzeug 5 ders Oberstempels 40 und einer Matrize 60 (soweit vorhanden) des Unterstempels 6 gebildet, vergl hierzu die Detaildarstellung in Fig. 7 und 8. In den Fig. 1 bis 6 ist das Werkzeug 5 nur angedeutet, und der Unterstempel 6 hat zur Vereinfachung keine Matrize.Die realistische Darstellung nach Fig. 7 und 8 zeigt über die Darstellung in Fig. 1 bis 6 hinaus, daß der Unterteil 14a des Pressengestells 14 aus zwei Hälften zusammengeschraubt ist. Auf das Unterteil 14a ist der Pressenoberteil 14b aufgesetzt und mit diesem verschraubt. Auf der Dachfläche des Oberteils erkennt man das daran befestigte Gehäuse für den Kraftverstärker 2 und eine praktische Ausführung des Antriebsstössels 1, des Mitnehmers 7, der Führungsschiene 12 und des Kniehebelgetriebes 8a, 8b mit Kupplungsglied 8.
In Fig. 1 ist ein Schaltbild für den pneumatischen Schalter 17 dargestellt mit den beiden zum Zylinderraum auf der Oberseite bzw. Unterseite des Kolbens 1.2 verlegten Druckleitungen 17.1, 17.2. Gezeigt ist die Ruhe- oder Ausgangsstellung des Antriebsstössels 1, hierzu ist der Zylinderraum unterhalb des Kolbens 1.2 druckbeaufschlagt, der Raum an der Oberseite des Kolbens ist druckentlastet. Die Wegstrecke oder der Abstand zwischen dem Presswerkzeug 5 und dem Unterstempel 6 beträgt a1=20mm.
Zur Ausführung eines Pressenhubes wird der pneumatische Schalter 17 betätigt, so dass die Oberseite des Kolbens 1.2 mit Druck beaufschlagt und dessen Unterseite druckentlastet wird. Der Antriebsstössel bewegt sich dann in Hubrichtung m1 abwärts (m bedeutet die generelle Hubrichtung abwärts oder aufwärts). Dies ist in Fig. 2 dargestellt. Die Wegstrecke zwischen Presswerkzeug 5 und Unterstempel beträgt noch a2=10 mm.
In Fig. 3 ist dargestellt, dass sich ein Hindernis 130, z.B. eine Fingerkuppe, im Pressenspalt befindet, so daß der Pressenstempel 4 über einen kritischen Abstand von z.B. a3=5,9 mm nicht hinauskommt. Die Kupplungskante 8.2 des Kupplungsgliedes 8 bleibt somit vor dem Mitnehmer 7 stehen und kommt nicht in den Eingriffsbereich des Mitnehmerfortsatzes 7.1. Folglich kann der Antriebsstössel 1, ohne das Kupplungsglied 8 mitzunehmen, in einem Leerhub weiterfahren, was in Fig. 4 dargestellt ist. Ist der Antriebsstössel 1 in seiner unteren Endstellung angekommen, so wird der Schalter 17 in die Position nach Fig. 1 gebracht; der Antriebsstössel fährt in Richtung m2 in seine Ausgangslage (vergl. Fig. 1) zurück.
Fig. 5 zeigt eine Stellung des Pressenstempels, bei der er den kritischen Abstand von 5,9 mm unterschritten hat; die letzte Wegstrecke beträgt jetzt a4=5,8 mm. Das Kupplungsglied 8 ist infolgedessen so weit verschwenkt, dass seine Kupplungskante 8.2 vom Mitnehmerfortsatz 7.1 übergriffen wird.
Jetzt beginnt der Arbeitshub, wobei gemäss Fig. 6 das Kupplungsglied 8 vom Antriebsstössel 1 über dessen Mitnehmer 7 in die Endstellung II bis zum Erreichen der Spaltweite a0=0 mitgenommen wird. Weil die Ausladung, d.h. der wirksame Hebelarm, des Hebels 8a bzw. seines Schenkels 8a1 in und nahe der Endstellung II am grössten ist, so tritt in diesem Bereich das Maximum der Presskraft auf, was gewollt ist.
Die zweite Ausführung einer Sicherheitseinrichtung S2 nach Fig. 9 bis 17 ist vorgesehen für Pressen mit Schutzhaube und mit insbesondere grösserem Pressenhub und Pressdruck. Wie es zunächst anhand von Fi.g. 9 und 10 erläutert wird, sind die Behinderung des Pressenstempels 4 und damit der Leerhub des (hier nicht ersichtlichen) Antriebsstössels abhängig gemacht von der Ist-Position der Schutzhaube 160, d.h. als Auslösekriterium zur Einleitung des sicherheits-relevanten Leerhubes des Antriebsstössels wird die Offenstellung oder das - im Störungsfalle - nicht vollständige Schließen einer in Pressrichtung (+n) und entgegengesetzt dazu hin- und her bewegbar gelagerten Schutzhaube 160 herangezogen, welche bei offener oder nicht vollständig geschlossener Haubenposition über einen Verriegelungsmechanismus 150 die Auslenkbewegung des Kupplungsgliedes 8 in den Eingriffsbereich des Mitnehmerfortsatzes 7.1 blockiert, nach vollständigem Schließen der Schutzhaube 160 dagegen freigibt. Der Mitnehmerfortsatz ist in den Fig. 11 bis 17 zu sehen und in den Fig. 1 bis 8 des ersten Ausführungsbeispiels, welches in Aufbau und Funktion des Kupplungsgliedes 8 und des Mitnehmers 7 der zweiten Ausführung S2 nach Fi. 9 bis 17 entspricht.
Im einzelnen ist achsparrallel zum Pressenstempel 4 geführt ein langgestreckter Schieber 180 auf- und abbewegbar gelagert. Der Schieber 180 ist an seinem unteren Ende an der Schutzhaube 160 befestigt ist, so daß diese mit dem Schieber 180 bewegbar ist. Der Verriegelungsmechanismus 150 weist eine auf der Kniehebel-Gelenkachse 100 fest sitzende und mit dieser drehbar gelagerte Sperrklinke 170 auf. Diese sitzt außerdem fest auf dem Gelenkbolzen 9 und schwenkt, wenn sie von der Sperschiene 190 freigegeben wird, aus der Sperrstellung nach Fig. 9 im Uhrzeigersinn um die Achse 9' in die entriegelte Stellung (Fig. 10). Mit ihr wird auch der zweite Hebel 8b , der mit ihr die beiden Achsen 9' und 100' gemeinsam hat, aus der eingeknickten Stellung (siehe z.B. das in Fig. 1 dargestellte, bis auf die Sperrklinke 170 gleichartige Kniehebelgetriebe 8a, 8b) um die Achse 9' in die weitgehend gestreckte Stellung nach Fig. 10 im Uhrzeigersinn verschwenkt, vorausgesetzt, die Schutzhaube 160 ist geschlossen und damit die Sperrklinke 170 freigegeben. Wie noch erläutert, wird damit der erste Schenkel 8a1 des Hebels 8a um die Achse 11' in den Eingriffsbereich des Mitnehmers 7 in Gegenzeigerrichtung verschwenkt. Diese Schwenkbewegung erfolgt bis zum Eingriff des Mitnehmers 7 aufgrund des Gewichtes des Pressenstempels 4. Nach Eingriff des Mitnehmers 7 an der Kupplungskante 8.2 des Hebels 8a greift außer der Schwerkraft auch die pneumatische Kraft des Antriebsstössels 1 am Kniehebelgetriebe 8a, 8b an und übt so den Pressdruck auf den Pressenstempel 4 aus. Nach durchgeführtem Pressvorgang nimmt der Antriebsströssel 1 mit seinem Mitnehmer 7 das Kniehebelgetriebe 8a, 8b in die Ausgangslage zurück.
Zurück zum Verriegelungsmechanismus 150: Zu diesem gehört die schon erwähnte, an dem Schieber 180 befestigte Sperrschiene 190, welche bei offener oder nicht vollständig geschlossener Schutzhaube 160 eine Vertikalposition einnimmt, bei der sie die Sperrklinke 170 blockiert (Fig.9, ferner Fig. 11 bis 14), dagegen bei geschlossener Schutzhaube 160 mit dieser so weit abwärts bewegt ist, daß sie mit ihrem oberen Ende aus dem Eingriffsbereich der Sperrklinke 170 gerät und diese durch ihre nun freigegebene Schwenkbewegung ein Verschwenken des Kupplungshebels 8a in den Eingriffsbereich des Mitnehmerfortsatzes 7.1 gestattet (Fig. 10 und Fig. 15 bis 17). Schieber 180 und Schutzhaube 160 sind mit einem Stellantrieb 200 gekuppelt.
Hierzu ist im einzelnen an einem langgestreckten, am Pressengestell 14 befestigten Rahmen 210 ein ebenfalls langgestreckter, vorzugsweise pneumatischer Stellantrieb 200 gehalten, dessen Kolbenstange 220 mit der Schutzhaube 160 und dem Schieber 180 zu deren Verstellung verbunden ist. An dem Rahmen 210 ist eine Linearführung 230 für den Schieber 180 und für die mit ihm bewegbare Sperrschiene 190 befestigt (siehe insbesondere Fig. 9). - In Fig. 9 und 10 ist der besseren Übersicht wegen das Presswerkzeug 5 weggelassen.
Zunächst wird die Steuerung von Antriebsstössel 1 und Pressstempel 4 mit dem Verriegelungsmechanismus bei nicht oder nicht vollständig geschlossener Schutzhaube 160 erläutert.
In der Null- oder Ausgangsposition der Presse P2 nach Fig. 11 ist die Schutzhaube 160 geöffnet, der Presszylinder 2 eingefahren, der Hebellmechanismus 8a, 8b bzw. das Kupplungsglied in "Stellung oben" (ausser Eingriff) und der Verriegelungsmechanismus 150 aktiv. - Fig. 12 : Die Schutzhaube 160 ist nicht komplett geschlossen, der Presszylinder 2 ist noch eingefahren, das Kupplungsglied 8 in "Stellung oben", d.h. nicht im Eingriff, und der Verriegelungsmechanismus 150 ist nach wie vor aktiv. - Fig. 13 : Die Schutzhaube 160 ist nicht komplett geschlossen, Presszylinder 2 und Antriebsstössel 1 sind in Arbeitsbewegung, das Kupplungsglied 8 ist nicht im Eingriff mit dem Mitnehmer 7 ("Stellung oben"), der Verriegelungsmechanismus 150 ist nach wie vor aktiv (Sperrklinke 170 durch Sperrschiene 190 blockiert). Dadurch wird das Einsetzen des Krafthubes verhindert, und die Presskraft ist am Pressenstempel 4 nicht wirksam. Fig. 14 : Hierzu gilt das zu Fig. 13 Gesagte, mit dem Unterschied, dass Presszylinder 2 und Antriebsstössel 1 ihre untere Endposition erreicht haben, von der wieder ein neuer Zyklus beginnen kann.
Ein erfolgreicher Pressvorgang bei geschlossener Haube 160 wird dagegen in Fig. 15 bis 17 dargestellt.
Fig. 15 : Ausgangsstellung des Pressvorgangs bei komplett geschlossener Schutzhaube 160. Der Presszylinder und der Antriebsstössel sind noch eingefahren, das Kupplungsglied ist in "Stellung oben" (nicht im Eingriff), der Verriegelungsmechanismus 150 kann nicht mehr aktiv sein, weil die Sperrklinke 170 von der Sperrschiene freigegeben ist.- Fig. 16 : Der Presszylinder 2 und der Antriebsstössel sowie das Kupplungsglied befinden sich bei geschlossener Schutzhaube 160 in Arbeitsbewegung, beginnende Kupplung zwischen (7) und (8), die Sperrklinke 170 hat sich etwas im Uhrzeigersinn gedreht, so daß der Krafthub einsetzt und die Presskraft am Pressenstempel 4 wirksam zu werden beginnt. - Fig. 17 : Bei geschlossener Schutzhaube 160 sind nun Presszylinder 2 und Antriebsstössel sowie Pressenstempel 4 in oder sehr kurz vor der Endposition, Kupplungsglied 8 voll im Eingriff mit Mitnehmer 7, der Krafthub ist im Endbereich, die Presskraft maximal.

Bezugszeichenliste

P1: Presse
S1: Sicherheitseinrichtung an (P1)
14: Pressengestell
2: Kraftverstärker
2.1: Arbeitszylinder von (2)
1: Antriebsstössel
1.1: Kolbenstange
1.2: Kolben
7: Mitnehmerkörper
3: Führung bzw. Führungskanal
4: Pressenstempel
5: Presswerkzeug
6: Unterstempel
a1: Abstand zwischen (5) und (6) in Fig. 1
a3: letzte Wegstrecke von (4)
a: Pressenspalt, allgemein
7.1: Mitnehmerfortsatz
8: Kupplungsglied
r0: Aktionsradius von (8)
8a: erster Hebel von (8)
8b: zweiter Hebel von (8)
100: Kniehebel-Gelenkachse
8.1: Winkelbereich an (8a)
8.2: Kupplungskante an (8a1)
8a1: erster Schenkel von (8a)
8a2: zweiter Schenkel von (8a)
9: Gelenkbolzen
10: stationäres Lager
8a, 8b: Kniebelgetriebe
9', 11': Gelenkachsen von (9) und (11)
11: Gelenkbolzen zwischen (4) und (8a)
z: Abstand zwischen (9') und (11')
l: eingeknickte Ausgangsposition von (8)
II: gestreckte Arbeitsposition von (8)
z1: kleinster Abstand zwischen (9') und (11')
z5: grösster Abstand
7.2: Aussparung an (7)
7.3: Zunge an (7)
12: Vertikalschiene
m: Hubrichtung an (1)
m1: Anfangshub von (1)
120: Justierschraube an (8b) für (8a)
10': U-förmiger Lagerkörper
n, +n: Pressrichtung von (4)
10a: U-Schenkel von (10')
10b: Schenkelverbindungssteg an (10')
18: Druckmesskopf
140: Druckmessbox
140a: Schrauben in (140b)
140b: Halteplatte
4': Stangen
4": Führungsbohrungen für (4')
15: Traverse an (4)
16: Druckfedern
130: Hindernis
40: Oberstempel
60: Matrize an (6)
14a: Unterteil von (14)
14b: Oberteil von (14)
17: Schalter, pneumatisch
17,1, 17.2: Druckleitungen zwischen (17) und (2.1)
m 2: Rückstellrichtung von (1)
a2, a4, a0: weitere Abstandswerte von (a)
S2: Sicherheitseinrichtung, zweite
160: Schutzhaube
150: Verriegelungsmechanismus
170: Sperrklinke

180: Schieber
190: Sperrschiene an (180)
200: Stellantrieb für (150)
210: Rahmen
220: Kolbenstange an (200)
230: Linearführung

Claims

Sicherheitseinrichtung an Umformmaschinen (P1) mit einem Antriebsstössel (1) und einem auf diesen wirkenden Kraftverstärker (2), insbesondere an pneumatischen Pressen, mit einem längsverschieblich in einer Führung gelagerten Pressenstempel (4), der mit einem Presswerkzeug (5) an seinem unteren Ende auf einen Unterstempel (6) zu- und von diesem wegbewegbar ist, wobei auf der letzten Wegstrecke des Pressenstempels (4) mit einem Abstand (a) zum Unterstempel (6) von z.B. < 5,9 mm bis 0 mm, wenn kein Hindernis zwischen Presswerkzeug (5) und Unterstempel (6) sich befindet, der Antriebsstössel (1) zur Ausführung des Pressvorgangs die Presskraft auf den Pressenstempel (4) über Kupplungsmittel überträgt, dagegen bei Behinderung des Pressenstempels (4), wenn dieser seine letzte Wegstrecke nicht zurücklegen kann, z.B. bei Vorhandensein eines Fingers im Pressenspalt, (a) der Pressvorgang unterbunden wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsstössel (1) einen Mitnehmerfortsatz (7.1) an einem Mitnehmerkörper (7) aufweist und der Pressenstempel (4) mit einem hubabhängig mehr oder weniger weit in Richtung Mitnehmerfortsatz (7.1) auslenkbaren Kupplungsglied (8) versehen ist, wobei im Falle der Behinderung des Pressenstempels (4) an der Ausführung seiner letzten Wegstrecke (a3) der Aktionsradius (r0) des Kupplunggliedes (8) nicht ausreicht und der Antriebsstössel (1) an diesem antriebskkraftlos vorbeistreicht, dagegen bei störungsfreiem Hub des Pressenstempels (4) die Auslenkung des Kupplungsgliedes (8) so gross ist, daß dieses zur Übertragung der Antriebskraft vom Antriebsstössel (1) auf den Pressenstempel (4) vom Mitnehmerfortsatz (7.1) erfasst und während des Arbeitshubes auf der letzten Wegstrecke (a3) mitgenommen wird.
Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:
a) das Kupplungsglied (8) ist ein Kniehebelgetriebe (8a, 8b), bestehend aus einem abgewinkelten ersten Hebel (8a) und einem zweiten, mittels einer Kniehebel-Gelenkachse (100) mit dem ersten gelenkig verbundenen Hebel (8b), wobei der erste Hebel (8a) ein L-förmiger Kupplungshebel ist,

b) der Kupplungshebel (8a) ist in seinem Winkelbereich (8.1) an das obere Ende des Pressenstempels (4) angelenkt,

c) der Kupplungshebel (8a) ragt mit einer Kupplungskante (8.2) am freien Ende eines ersten Schenkels (8a1) so in die Umgebung des Mitnehmerfortsatzes (7), daß der erste Schenkel (8a1) abhängig von seinem Schwenk-winkel und damit abhängig vom Hub des Pressenstempels (4) entweder den Mitnehmerfortsatz (7) untergreift oder an diesem vorbeistreicht, und
der zweite Schenkel (8a2) des Kupplungshebels (8a) ist über den zweiten Hebel (8b) in Form einer Gelenklasche an den Gelenkbolzen (9) eines Lagers (10) auf der dem Pressenstempel (4) abgelegenen Seite des Kniehebelgetriebes (8a, 8b) angelenkt, wobei die beiden Gelenkachsen (9', 11') der Bolzen (9, 11) für das Lager (10) und für die Gelenkverbindung zwischen Pressenstempel (4) und Kupplungshebel (8a) achsparalllel mit variablem Abstand (z) übereinanderliegen und sich diesem variablen Abstand (z) entsprechend die folgenden beiden Extrempositionen ergeben: die eingeknickte Ausgangsposition (I) der beiden Hebel (8a, 8b) mit dem kleinsten Abstand (z1) und die gestreckte Arbeitsposition (II) der beiden Hebel mit dem größten Abstand (z5), bei der die Kraftübertragung vom Antriebsstössel (1) auf den Pressenstempel (4) wegen Hebelwirkung am grössten ist.
Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Mitnehmerkörper (7) am freien Ende des Antriebsstössels (1) angeordnet ist und eine zum Kupplungsglied (8) seitlich offene Aussparung (7.2) aufweist, deren oberer Absatz den Mitnehmerfortsatz (7.1)bildet.
Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Mitnehmerkörper (7) und damit der Anntriebsstössel (1) an einer gehäusefesten Vertikalschiene (12) in Hubrichtung (m) geführt sind.
Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die seitlich offene Aussparung an (7.2) an ihrem unteren Ende durch eine in Richtung auf das Kupplungsglied (8) vorspringende Zunge (7.3) begrenzt ist, welche ein Auflager für das freie Ende des ersten Schenkels (8a1) des Kupplingshebels (8a) in dessen Ausgangsposition (I) und bei beginnendem Hub (m1) bildet.
Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass am zweiten Hebel (8b) des Kupplungsgliedes (8) eine auf den ersten Schenkel des Kupplungshebels (8a) gerichtete Justierschraube (120) gelagert ist, welche einen Anschlag zur Einstellung der eingeknickten Ausgangsposition (I) des Kupplungshebels (8a) bildet.
Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Lager (10) einen am Gestell (14) gelagerten U-förmigen Lagerkörper (10') aufweist, an welchem der zweite Hebel (8b) an einem diesen und die beiden U-Schenkel (10a) des Lagerkörpers (10') durchdringenden Gelenkbolzen (9) gelagert ist.
Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der U-förmige Lagerkörper (10') in Pressrichtung (+n) am Pressengestell geführt gelagert ist und mit seinem Schenkelverbindungssteg (10b) an einem als Widerlager dienenden Druckmesskopf (18) einer gehäusefesten Druckmessbox (140) unter Vorspannung anliegt, so daß bei Durchführung des Arbeitshubes durch den Pressenstempel und der damit einhergehenden Streckung des Kniehebelgetriebes (8a, 8b) der Lagerkörper (10') mit einer der Presskraft entsprechenden Reaktionskraft in Pressgegenrichtung gegen den Druckmesskopf pressbar ist.
Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass achsparallel zum Pressenstempel (4) bzw. zu dessen Führungskanal (3) zwei einander gegenüberliegende Stangen (4') in zugehörigen Führungsbohrungen (4") des Pressengestells (14) längsverschieblich gelagert sind, wobei die Stangen (4') mit ihren oberen Enden an einer Traverse (15) des Pressenstempels (4) befestigt sind und zwischen Traverse (15) und Gestell (14) sich abstützende Druckfedern (16) zur partiellen Reduktion des Pressenstempel-Gewichtes an den Stangen (4') gelagert sind, insbesondere als Spiralfedern die Stangen (4') umgreifen.
Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 1, für Pressen mit Schutzhaube und mit insbesondere grösserem Pressenhub und Pressdruck , dadurchgekennzeichnet, dass die Behinderung des Pressenstempels 4) und damit der Leerhub des Antriebsstössels (1) abhängig gemacht sind von der Ist-Position der Schutzhaube (160) und dass als Auslösekriterium zur Einleitung des sicherheitsrelevanten Leerhubes des Antriebsstössels (1) die Offenstellung oder das - im Störungsfalle - nicht vollständige Schließen einer in Pressrichtung (+n) und entgegengesetzt dazu hin- und her bewegbar gelagerten Schutzhaube (160) herangezogen ist, welche bei offener oder nicht vollständig geschlossener Schutzhaube (160) über einen Verriegelungsmechanismus (150) die Auslenkbewegung des Kupplungsgliedes (8) in den Eingriffsbereich des Mitnehmerfortsatzes (7) blockiert, nach vollständigem Schließen der Schutzhaube- (160) dagegen freigibt.
Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass achsparrallel zum Pressenstempel (4) geführt ein langgestreckter Schieber (180) auf- und abbewegbar gelagert ist, daß der Schieber an seinem unteren Ende an der Schutzhaube (160) befestigt ist, so daß diese mit dem Schieber (180) bewegbar ist, dass der Verriegelungsmechanismus (150) eine auf der Kniehebel-Gelenkachse (100) fest sitzende und mit dieser drehbar gelagerte Sperrklinke (170) aufweist, dass zum Verriegelungsmechanismus (150) ferner ein an dem Schieber (180) befestigte Sperrschiene (190) gehört, welche bei offener oder nicht vollständig geschlossener Schutzhaube (160) eine Vertikalposition einnimmt, bei der sie die Sperrklinke (170) blockiert, dagegen bei geschlossener Schutzhaube (160) mit dieser so weit abwärts bewegt ist, daß sie mit ihrem oberen Ende aus dem Eingriffsbereich der Sperrklinke (170) gerät und diese durch ihre nun freigegebene Schwenkbewegung ein Verschwenken des Kupplungshebels (8a) in den Eingriffsbereich des Mitnehmerfortsatzes (7.1) gestattet, und daß Schieber (180) und Schutzhaube (160) mit einem Stellantrieb (200) gekuppelt sind.
Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass an einem langgestreckten, am Pressengestell (14) befestigten Rahmen (210) ein ebenfalls langgestreckter, vorzugsweise pneumatischer Stellantrieb (200) gehalten ist, dessen Kolbenstange (220) mit der Schutzhaube (160) und dem Schieber (180) zu deren Verstellung verbunden ist.
Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Rahmen (210) eine Linearführung (230) für den Schieber (180) und für die mit ihm bewegbare Sperrschiene (190) befestigt ist.