EP2243571B1 - Stösselverstellsystem für mechanische Pressen mit Kulissenkinematik - Google Patents

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EP2243571B1
EP2243571B1 EP09405070A EP09405070A EP2243571B1 EP 2243571 B1 EP2243571 B1 EP 2243571B1 EP 09405070 A EP09405070 A EP 09405070A EP 09405070 A EP09405070 A EP 09405070A EP 2243571 B1 EP2243571 B1 EP 2243571B1
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scotch yoke
press
eccentric ring
toothed
worm
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Sergio Formenti
Paolo Civardi
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Farina Presse SpA
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J9/00—Forging presses
    • B21J9/10—Drives for forging presses
    • B21J9/18—Drives for forging presses operated by making use of gearing mechanisms, e.g. levers, spindles, crankshafts, eccentrics, toggle-levers, rack bars
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B1/00—Presses, using a press ram, characterised by the features of the drive therefor, pressure being transmitted directly, or through simple thrust or tension members only, to the press ram or platen
    • B30B1/26—Presses, using a press ram, characterised by the features of the drive therefor, pressure being transmitted directly, or through simple thrust or tension members only, to the press ram or platen by cams, eccentrics, or cranks
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B1/00—Presses, using a press ram, characterised by the features of the drive therefor, pressure being transmitted directly, or through simple thrust or tension members only, to the press ram or platen
    • B30B1/26—Presses, using a press ram, characterised by the features of the drive therefor, pressure being transmitted directly, or through simple thrust or tension members only, to the press ram or platen by cams, eccentrics, or cranks
    • B30B1/263—Presses, using a press ram, characterised by the features of the drive therefor, pressure being transmitted directly, or through simple thrust or tension members only, to the press ram or platen by cams, eccentrics, or cranks work stroke adjustment means

Definitions

  • the invention relates to a mechanical press for the hot and cold forging of metals with a ram adjustment system that uses a toothed eccentric ring moved by a worm and is located in a link kinematics (see, for example, US Pat US-A-5,666,838 ).
  • the fixed-stroke tappet movement is provided by the rotation of an eccentric shaft within a kinematic system consisting of one or more connecting rods and similar kinematic systems.
  • a ram adjustment system must be connected to change the thickness of the pressed parts and maintain their dimensional accuracy, which depends on tool wear, press deflection and temperature variations during the production run.
  • the known systems for height adjustment use complex and bulky devices with relatively long times for adjustment of the press part thickness.
  • the purpose of the invention is the realization of a linkage kinematics press having a reliable system for rapid adjustment of the ram without suspending the production line of the forging line.
  • the main feature of the invention is the plunger adjustment system consisting of a toothed eccentric ring inserted into the gate and rotated by a worm.
  • the scenery is in two parts and locked by screws, which are stretched with springs to pick up the game between scenery and toothed eccentric ring.
  • the upper part of the gate is raised by means of hydraulic cylinders which oppose the closing force exerted by the springs.
  • the worm which is driven by a geared motor and whose position is advantageously monitored by an encoder, allows the toothed eccentric ring to run freely in its seat.
  • This device allows the adjustment of the plunger in a very short time without interrupting the production cycle of the press.
  • a temperature sensor inserted in the lower part of the gate constantly measures the temperature of the bearing bush in the toothed eccentric ring.
  • the temperature sensor is located on a holder in the lower part of the gate and at the height of the recess of the toothed eccentric ring in contact with the bearing bush. At the height of the contact point with the temperature sensor, the bearing bush is rotated concentrically to the outer diameter of the toothed eccentric ring, so that a fixed position of the temperature sensor is ensured.
  • the plunger movement (18) (19) is dependent on the rotation of the eccentric shaft (20) in a gate kinematics integrated into the plunger structure (Fig. 1).
  • the link can run freely in a horizontal direction in the ram seat (18) (19) while forcing the ram to perform a vertical descent and ascent with a stroke twice the shaft eccentricity (FIG. 20).
  • the height adjustment of the plunger for adjusting the tools by means of a toothed eccentric ring (11), which is housed in the gate (01) (04) and is rotated by a worm (09).
  • the scenery consists of a lower part (01) and an upper part (04) are mechanically locked with screws (06); These screws are clamped with disc springs, so that they lock the toothed eccentric ring (11) in his seat and cancel the existing between the toothed eccentric ring (11) and the slide (01) (04) existing game.
  • hydraulic cylinders (5) oppose the closing force of the upper part of the link (04) and restore the clearance provided between the toothed eccentric ring (11) and the link (01) (04).
  • the toothed eccentric ring (11) can rotate freely in its seat by means of the worm (09).
  • the worm (09) is located in the upper part of the gate (04) to eliminate further stresses during the working phase of the press, and allows to mount axially a geared motor (08) for turning the worm itself (09). Their position is controlled over the entire rotation time of the toothed eccentric ring (11) by means of an encoder (07).
  • This device allows the adjustment of the plunger in a very short time during the production cycle between the bounce, without the production must be interrupted.
  • the position of the temperature sensor (03), which remains in contact using a spring with the bearing bush (12) does not change in the central part of the bearing bush (12), because this is concentric with the outer diameter of the toothed eccentric ring (11) is rotated.

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  • Mechanical Engineering (AREA)
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Description

    Gebiet der Technik
  • Die Erfindung betrifft eine mechanische Presse für das Warm- und Kaltschmieden von Metallen mit einem Stößelverstellsystem, das einen von einer Schnecke bewegten verzahnten Exzenterring verwendet und sich in einer Kulissenkinematik befindet (siehe z.B. US-A- 5 666 838 ).
    • Stand der Technik
  • In einer mechanischen Presse für das Schmieden von Metallen ist die Bewegung des Stößels mit Festhub von der Drehung einer Exzenterwelle innerhalb eines aus einer oder mehreren Pleuelstangen bestehenden kinematischen Systems und ähnlichen kinematischen Systemen gegeben. Damit muss ein Stößelverstellsystem verbunden werden, um die Stärke der Pressteile zu ändern und ihre Maßgenauigkeit, die von Werkzeugverschleiß, Einfederung der Presse und Temperaturschwankungen während des Produktionsgangs abhängen, beizubehalten.
  • Die für die Höhenverstellung bekannten Systeme verwenden komplexe und sperrige Vorrichtungen mit relativ langen Zeiten für eine Verstellung der Pressteildicke.
  • Daher muss während des Verstellens der Pressenbetrieb eine Zeit lang unterbrochen werden, was die Produktionskapazität der gesamten Linie nachteilig beeinflusst.
  • Die am häufigsten auf Pressen für das Schmieden von Metall verwendeten Lösungen sind:
    • ° Im Pressenuntergestell eingesetzte Verstellkeile
    • ° Zwischen Pleuelfuß und Stößel angebrachter Exzenterbolzen
    • ° Exzentrische Tischlager, die die gesamte Exzenterwelle mit entsprechendem Schwungrad-Kupplungs-Aggregat und Bremsaggregat bewegen.
    • ° In einem Pleuelauge oder Pleuelfuß eingesetzter verzahnter Exzenterring mit Schnecke.
    Quellennachweis
  • Patent-Nr. Erfinder Veröffentlicht am Vergeben an
    JP2002239799 Hiraishi Kenji 2002-08-28 SUMITOMO H.I.
    JP2001300797 Yamada Yoshinobu 2001-10-30 SUMITOMO H.I.
    JP2001150199 Mototani Masahiro 2001-06-05 KOMATSU Mit freundlichen Grüßen CO.
    JP2001071085 Ozaki Yutaka 2001-03-21 SUMITOMO H.I.
    US5666838 G.Michael Dudick 1997-09-16 EFCO-ERIE
    JP8332600 Kitada Nobuo 1996-12-17 KURIMOTO LTD
    US5321969 Johannes Bakermans 1994-06-21 THE WHITAKER CO.
    GB 2 201 109 A Norbert Gober 1988-08-24 EUMUCO
    DE3705235 Norbert Gober 1988-09-01 EUMUCO
    GB1402201 - 1975-08-06 ERFURT
    US3726123 Werner Bothe 1973-04-10 HASENCLEVER
    GB1177393 Zilka Stanislav 1970-01-14 SMERALOVY ZD Y
    GB105 749 A Johannes Drewes 1917-11-08 -
    • Detaillierte Darstellung der Erfindung
  • Zweck der Erfindung ist die Verwirklichung einer Presse mit Kulissenkinematik, die über ein zuverlässiges System für schnelles Verstellen des Stößels ohne Aussetzen des Produktionsgangs der Schmiedelinie verfügt.
  • Die erzielten Vorteile sind:
    • ° Geringerer Zeitaufwand für die Ausführung eines Stößelverstellganges während der Pressebetrieb.
    • ° Automatische Verriegelung des verzahnten Exzenterrings mit Annullierung des Spiels in seinem Sitz.
    • ° Hydraulische Entriegelung des verzahnten Exzenterrings während der Verstellphase, zur Erleichterung seiner Drehung.
    • ° Temperaturüberwachung der Lagerbuchse im verzahnten Exzenterring durch Einbau eines Temperaturfühlers.
    • ° Optimierung des Schmiersystems der oben genannten Lagerbuchse.
  • Hauptmerkmal der Erfindung ist das aus einem in die Kulisse eingesetzten von einer Schnecke gedrehten verzahnten Exzenterring bestehende Stößelverstellsystem.
  • Die Kulisse ist zweiteilig und mittels Schrauben verriegelt, die mit Federn gespannt sind, um das Spiel zwischen Kulisse und verzahntem Exzenterring aufzuheben.
  • Während der Stößelverstellung wird der obere Teil der Kulisse mittels Hydraulikzylindern angehoben, die sich der von den Federn ausgeübten Schließkraft entgegensetzen.
  • Die Schnecke, die von einem Getriebemotor angetrieben ist und deren Stellung von einem Encoder vorteilhaft überwacht wird, lässt den verzahnten Exzenterring frei in seinem Sitz laufen.
  • Diese Vorrichtung erlaubt die Verstellung des Stößels in sehr kurzer Zeit ohne Unterbrechung des Produktionsgangs der Presse.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform misst ein in den unteren Teil der Kulisse eingesetzter Temperaturfühler ständig die Temperatur der Lagerbuchse im verzahnten Exzenterring.
  • Der Temperaturfühler befindet sich auf einer Halterung im unteren Teil der Kulisse und auf der Höhe der Aussparung des verzahnten Exzenterrings in Kontakt mit der Lagerbuchse. Auf der Höhe des Berührungspunktes mit dem Temperaturfühler ist die Lagerbuchse konzentrisch zum Außendurchmesser des verzahnten Exzenterrings gedreht, damit eine feste Stellung des Temperaturfühlers gewährleistet ist.
  • Dank besonderer Vorkehrungen erlaubt das Schmiersystem die Verteilung des Schmierfetts direkt im am meisten beanspruchten Arbeitsbereich.
    • Die Kulisse besitzt in ihrem unteren und oberen Teil Rinnen zum Einspritzen des Schmierfettes durch die im verzahnten Exzenterring vorhandenen Durchgangslöcher.
    • Die Lagerbuchse sieht schraubenförmige Rinnen vor, die das Schmierfett sammeln und es auf der gesamten Innenfläche verteilen.
    Verwirklichung der Erfindung
  • In der beschriebenen mechanischen Schmiedepresse ist die Stößelbewegung (18) (19) Abhängig aus der Drehung der Exzenterwelle (20) in einer in die Stößelstruktur integrierten Kulissenkinematik (Abb.1).
  • Während der Drehung der Exzenterwelle kann die Kulisse frei in waagerechter Richtung im Stößelsitz (18) (19) laufen, während sie den Stößel zwingt, eine senkrechte Abstiegs- und Anstiegs-bewegung auszuführen mit einem Hub, der doppelt so hoch wie die Wellenexzentrität ist (20).
  • Um den Einbau der Bauteile der gesamten Kinematik zu vereinfachen, wird vorher der obere Teil des Stößels getrennt und dann mittels Druckbolzen (15), Führungsbuchsen (16) und Nutmuttern (17), die mit einer hydraulischen Vorrichtung festgezogen werden, mit dem unteren Teil (19) verbunden.
  • Die Höhenverstellung des Stößels zum Einstellen der Werkzeuge (Abb.2) erfolgt mittels eines verzahnten Exzenterrings (11), der in der Kulisse (01) (04) untergebracht ist und mittels einer Schnecke (09) gedreht wird. Die Kulisse besteht aus einem unteren Teil (01) und einem oberen Teil (04) mechanisch mit Schrauben (06) verriegelten sind; diese Schrauben sind mit Tellerfedern gespannt, so dass sie den verzahnten Exzenterring (11) in seinem Sitz verriegeln und das zwischen dem verzahnten Exzenterring (11) und der Kulisse (01) (04) bestehende Spiel aufheben.
  • Während der Stößelverstellung (18) (19) setzen sich Hydraulikzylinder (5) der Schließkraft des oberen Teils der Kulisse (04) entgegen und stellen das zwischen dem verzahnten Exzenterring (11) und der Kulisse (01) (04) vorgesehene Spiel wieder her.
  • Der verzahnte Exzenterring (11) kann so mittels der Schnecke (09) frei in seinem Sitz drehen.
  • Die Schnecke (09) befindet sich im oberen Teil der Kulisse (04), um weitere Beanspruchungen während der Arbeitsphase der Presse auszuschließen, und erlaubt, axial einen Getriebemotor (08) für das Drehen der Schnecke selbst (09) anzubringen. Ihre Stellung wird über die gesamte Drehzeit des verzahnten Exzenterrings (11) mittels eines Encoders (07) gesteuert.
  • Am Ende der Verstellung (Abb. 3) wird der in den Hydraulikzylindern (05) enthaltene Druck abgelassen, damit die Schrauben (06) den oberen Teil der Kulisse (04) automatisch wieder schliessen können und so das Spiel mit dem verzahnten Exzenterring (11) aufheben.
  • Diese Vorrichtung erlaubt die Verstellung des Stößels in sehr kurzer Zeit während des Produktionsgangs zwischen den Prellschlägen, ohne dass die Produktion unterbrochen werden muss.
  • Um die Temperatur der Lagerbuchse (12) im verzahnten Exzenterring (11) enthalten, überwachen zu können, wurde im unteren Teil der Kulisse (01) eine Aussparung für das Anbringen einer Halterung mit einem Temperaturfühler (03) realisiert; die Halterung dient auch als mechanische Sperrung bei der Drehung des verzahnten Exzenterrings.
  • Die Stellung des Temperaturfühlers (03), der unter Verwendung einer Feder mit der Lagerbuchse (12) in Kontakt bleibt, ändert sich nicht im zentralen Teil der Lagerbuchse (12), weil diese konzentrisch zum Aussendurchmesser des verzahnten Exzenterrings (11) formgedreht ist.
  • Im unteren und oberen Teil der Kulisse (01) (04) wurden Sackrinnen ausgeführt, die in der Lage sind, durch mündende radiale Schmierlöcher (14) um das Schmierfett einzugeben. Diese sind im verzahnten Exzentrring ausgeführt und in die schraubenförmige Rinnen auf der Innenoberfläche del Lagerbuchse münden.
  • Diese Vorkehrung ermöglicht eine gleichmäßige Verteilung des Fetts in der Nähe des Arbeitsbereichs auf dem gesamten Drehbogen der Lagerbuchse (12).
    • Zeichnungen Abbindung 1
  • zeigt einen Teilschnitt des Stößels, der Exzenterwelle und der Kulisse mit dem Stößelverstellsystem.
    • Abbildung 2
  • zeigt die Kulisse mit dem gesamten Stößelverstellsystem.
    • Abbildung 3
  • zeigt einen Teilschnitt der Kulisse und des Stößelverstellsystems.
    • Bezugszeichenliste
    • 01. Unterer Teil der Kulisse
    • 02. Temperaturfühlerhalterung
    • 03. Temperaturfühler
    • 04. Oberer Teil der Kulisse
    • 05. Hydraulikzylinder
    • 06. Schrauben
    • 07. Encoder
    • 08. Hydraulischer Getriebemotor
    • 09. Schnecke
    • 10. Schmierrinnen
    • 11. Verzahnter Exzenterring
    • 12. Lagerbuchse
    • 13. Seitliche Führungsschuhe
    • 14. Radialschmierlöcher
    • 15. Druckbolzen
    • 16. Führungsbuchsen
    • 17. Nutmuttern
    • 18. Oberer Teil des Stößels
    • 19. Unterer Teil des Stößels
    • 20. Exzenterwelle

Claims (6)

  1. Mechanische Exzenterpresse mit Kulissenkinematik für die Bewegung eines Stössels (18, 19), die ein Stösselverstellsystem umfasst bestehend aus:
    - einem verzahnten Exzenterring (11), der in die Kulisse (1,4) eingesetzt ist, und aus einer mittels eines hydraulischen Getriebmotors (8) drehbaren Schnecke (9); und
    - einem unteren Kulissenteil (01) und einem oberen Kulissenteil (04);
    dadurch gekennzeichnet, dass
    - das untere und das obere Kulissenteil (01, 04) mittels federgespannter Schrauben (06) und Hydraulikzylindern (05) verbunden sind, so dass während des Pressenbetriebs das untere und das obere Kulissenteil (01, 04) durch die federgespannten Schrauben (06) verriegelt sind und während der Verstellphase durch die Hydraulikzylinder (05), die im oberen Teil der Kulisse (04) untergebracht sind, entriegelt werden können.
  2. Mechanische Exzenterpresse mit Kulissenkinematik gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass die Schnecke (09) im oberen Teil der Kulisse (04) in einem ovalförmigen Sitz untergebracht ist, um das Heben der Schnecke (09) und das Ausrasten der Zähne aus dem verzahnten Exzenterring (11) zu erlauben, wodurch der Ein- und Ausbau der Schnecke (09) erleichtert wird.
  3. Mechanische Exzenterpresse mit Kulissenkinematik gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass sich im unteren Teil der Kulisse (01) eine Temperaturtühlerhaltenrng (02) und ein Temperaturfühler (03) befinden, der die Temperatur einer Lagerbuchse (12) misst; die Halterung des Temperaturfühlers (02). die in eine Durchgangsnut des verzahnten Exzenterrings (11) eingesetzt ist, wird auch als mechanische Verriegelung bei dessen Drehung verwendet.
  4. Mechanische Exzenterpresse mit Kulissenkinematik gemäß Anspruch 1 und 3, gekennzeichnet dadurch, dass die Lagerbuchse (12) in der Nähe der Durchgangsnut im verzahnten Exzenterring (11) einen Kontaktbereich für den Temperaturfühler (03) aufweist; dieser Kontaktbereich ist konzentrisch zum Aussendurchmesser des verzahnten Exzenterrings (11) und ist erforderlich, um die Stellung des Temperaturfühlers (03) beim Drehen der Lagerbuchse (12) konstant zu halten.
  5. Mechanische Exzenterpresse mit Kulissenkinematik gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass der verzahnte Exzenterring (11) auf seinem Kreis eine Reihe von Schmiernuten (10) und Radialschmierlöchem (14) aufweist, die es ermöglichen, das in den unteren Kulissenteil (01) eingespritzte Schmiermittel aufzunehmen, um eine bestmögliche Verteilung des Schmiermittels in der Lagerbuchse (12) zu erlauben, in der eine Exzenterwelle (20) läuft.
  6. Mechanische Exzenterpresse mit Kulissenkinematik gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass der hydraulische Getriebemotor (08) axial zur Schnecke (09) sitzt und zwecks Optimierung des Antriebs ohne Auftreten weiterer Spiele auf einer der beiden Seiten des oberen Kulissenteils (04) angebracht ist.
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