EP2258498A1 - Mechanical press for fine cutting, reforming and/or shaping workpieces - Google Patents

Mechanical press for fine cutting, reforming and/or shaping workpieces Download PDF

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EP2258498A1
EP2258498A1 EP20090007351 EP09007351A EP2258498A1 EP 2258498 A1 EP2258498 A1 EP 2258498A1 EP 20090007351 EP20090007351 EP 20090007351 EP 09007351 A EP09007351 A EP 09007351A EP 2258498 A1 EP2258498 A1 EP 2258498A1
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EP
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mechanical press
press according
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motors
phase synchronous
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Markus Dipl.-Ing. Schaltegger
Alfio M-Ing. Cristofaro
Jürg M-Ing. Ochsenbein
Lukas El-Ing. Hüppi
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Feintool Intellectual Property AG
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Abstract

The press has a push rod (3) guided vertically on a lifting axis in an O-frame. A fixed bearing is provided on the lifting axis of the push rod, and two eccentric shafts (6) are assigned to a connecting rod (8), where the shafts are supported in another fixed bearing (FL1). The connecting rod comprises pivot points (22, 23). Shaft ends are connected with three-phase synchronous motors by a planetary gear towards a parallel drive. The motors are adjusted to each other with time-distance parameters by a computer connected with the motors.

Description

Die Erfindung betrifft eine mechanische Presse zum Feinschneiden, Umformen und/oder Prägen von Werkstücken, mit einem aus einem Kopfstück und einem O-Gestell zusammengesetzten Maschinengestell, einem am Kopfstück hängend befestigten, in das O-Gestell hineinreichenden Feinschneid- oder Umformkopf mit einem daran fixierten oberen Werkzeugteil, einem im O-Gestell vertikal auf einer Hubachse geführten Stößel, der mit einer Tischplatte zur Befestigung eines unteren Werkzeugteils versehen ist, und einem unterhalb des Stößels angeordneten Kniehebelantrieb.The invention relates to a mechanical press for fineblanking, forming and / or embossing of workpieces, comprising a machine frame composed of a head piece and an O-frame, a hanging attached to the head piece, extending into the O-frame fine blanking or forming head with a fixed thereto upper tool part, a guided in the O-frame vertically on a lifting axis plunger, which is provided with a table top for fixing a lower tool part, and arranged below the plunger toggle drive.

Stand der TechnikState of the art

Aus der DE 199 35 656 A1 ist eine Pressenbaureihe mit einem modifizierten, oberhalb eines Tisches angeordneten Kniehebelgetriebe bekannt, das über einen Elektromotor von einer drehbar gelagerten mit einem drehfesten Exzenter versehenen Exzenterwelle unter Zwischenschaltung eines Schwungrades angetrieben wird. Auf dem Exzenter ist ein Pleuel mit einem entsprechenden Pleuellager gelagert. Das Pleuel weist an seinem von dem Exzenter abliegenden Ende einen Kopf auf, an dem zwei voneinander beabstandete Lagerstellen ausgebildet sind. Diese Lagerstellen definieren mit dem Mittelpunkt des Pleuellagers ein Dreieck. Eine erste Lasche ist über ein Lagerbolzen mit dem Kopfstück des Maschinengestells verbunden, das ein Festlager bildet. Das andere Ende der Lasche ist mittels eines weiteren Lagerbolzens schwenkbar am Pleuel festgelegt. Eine zweite Lasche ist einerends mit dem Stößel und anderenends mit dem Pleuel verbunden. Das Festlager dieses bekannten modifizierten Kniehebels befindet sich oberhalb des Pressenstößels und der diesem Festpunkt zugeordnete Gelenkpunkt schwenkt um diesen Festpunkt. Der dem Pressenstößel zugeordnete obere Gelenkpunkt beschreibt eine kurvenförmige Bahn. Ein solcher modifizierter Kniehebelantrieb führt zu einer Verlangsamung der Stößelbewegung, so dass dem Werkstoff im unteren Totpunkt genügend Zeit zum plastischen Fließen bleibt.
Von Nachteil ist jedoch, dass einerseits das Festlager für die zum Pleuel gehörige Lasche und der Stößel auf unterschiedliche zueinander verschobenen Achsen liegen und anderseits das Festlager für die Exzenterwelle nahe beim Stößel angeordnet ist. Dies führt dazu, dass im oberen Totpunkt keine weitgehende Strecklage der Laschen erreicht werden kann, so dass die Steifigkeit und damit die Kraftübertragung auf den Stößel immer mit horizontal wirkenden Kraftkomponenten einhergeht, wodurch der Stößelverschleiß und auch die Krafteinleitung in den Stößel erhöht werden muss. All dies hat wiederum nachteilige Folgen für das Maschinengestell, das massiver ausgeführt werden muss, und auf die Antriebsleistung von den Motoren, die höhere Drehmomente erbringen müssen.From the DE 199 35 656 A1 is a press series with a modified, arranged above a table toggle mechanism known, which is driven by an electric motor by a rotatably mounted eccentric shaft provided with a rotatable eccentric shaft with the interposition of a flywheel. On the eccentric a connecting rod is mounted with a corresponding connecting rod bearing. The connecting rod has at its end remote from the eccentric a head on which two spaced bearing points are formed. These bearings define a triangle with the center of the connecting rod bearing. A first tab is connected via a bearing pin with the head piece of the machine frame, which forms a fixed bearing. The other end of the tab is fixed by means of another bearing pin pivotally connected to the connecting rod. A second tab is connected at one end to the plunger and at the other end to the connecting rod. The fixed bearing of this known modified toggle lever is located above the press ram and the pivot point associated with this fixed point pivots about this fixed point. The upper hinge point associated with the press ram describes a curved path. Such a modified toggle drive leads to a slowing of the plunger movement, so that the material remains at bottom dead center enough time for plastic flow.
The disadvantage, however, is that on the one hand the bearing for the connecting rod belonging to the tab and the plunger are on different mutually shifted axes and on the other hand, the fixed bearing for the eccentric shaft is arranged close to the plunger. This leads to the fact that in the top dead center no extensive stretched position of the tabs can be achieved, so that the rigidity and thus the Power transmission to the plunger is always associated with horizontally acting force components, whereby the plunger wear and also the introduction of force into the plunger must be increased. All this, in turn, has detrimental consequences for the machine frame, which must be made more massive, and on the drive power of the motors, which must provide higher torques.

Aufgabenstellungtask

Bei diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein mechanische Presse für Feinschneid-, Umform- und Prägevorgänge bereitzustellen, die schwungradlos in einem breiten Nennkraftbereich arbeitet, die Steifigkeit des Kniehebels im oberen Totpunkt deutlich verbessert, die Massivität des Maschinengestells reduziert und mit einer deutlich herabgesetzten Antriebsleistung trotz Wegfalls des Schwungrads auskommt.In this prior art, the present invention seeks to provide a mechanical press for fineblanking, forming and embossing operations, the flywheel works in a wide nominal force range, the rigidity of the toggle lever at top dead center significantly improved, reduces the massiveness of the machine frame and with a significantly reduced drive power despite elimination of the flywheel manages.

Diese Aufgabe wird durch eine Presse der eingangs genannten Gattung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved by a press of the type mentioned with the features of claim 1.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Presse sind den Unteransprüchen entnehmbarAdvantageous embodiments of the press according to the invention can be taken from the subclaims

Der erfindungsgemäßen Lösung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die Hubachse des Stößels auf der Achse des Festlagers für den dreiecksartigen Pleuel angeordnet sein muss, damit im oberen Totpunkt des Stößels die das Festlager und das Pleuel sowie den Stößel und das Pleuel verbindenden Gelenkarme eine weitgehende Strecklage erreichen können.
In der Strecklage der Gelenkarme nehmen die auf den Stößel wirkenden horizontalen Kraftkomponenten sehr geringe Werte an, so dass eine weitgehend optimale Kraftübertragung vom Exzenter und Motor auf den Stößel ohne nennenswerten Verlust und Verschleiß des Stößels ermöglicht wird.
Dies wird dadurch erreicht, dass unterhalb des Stößels ein schwungradloser Kniehebelantrieb angeordnet ist, dessen im Wesentlichen gleichseitig ausgebildetes Wirkdreieck aufweisendes Pleuel zwei übereinander angeordnete Gelenkpunkte aufweist, von denen der untere Gelenkpunkt über einen scheibenartig ausgebildeten unteren Gelenkarm um ein fußseitig am O-Gestell angeordnetes Festlager schwenkt und der dem Stößel zugeordnete oberen Gelenkarm mit dem unteren scheibenartig ausgebildeten Gelenkarm im OT eine weitgehende Strecklage zur Hubachse einnimmt, wobei das Festlager des unteren Gelenkarms auf der Hubachse des Stößels liegt und dem Pleuel zwei mit ihren Achsen fluchtenden, in Festlagern gelagerten Exzenterwellen zugeordnet sind, deren abgewandte Wellenenden zu ihrem gleichzeitig parallelen Antrieb mit Drehstrom-Synchronmotoren verbunden sind, wobei die Motore auf untereinander gleiche Weg-Zeit-Kennwerte mittels eines mit den Motoren verbundenen Rechners einstellbar sind.The solution according to the invention is based on the finding that the stroke axis of the plunger must be arranged on the axis of the fixed bearing for the triangular connecting rod, so that at the top dead center of the plunger, the articulated arms connecting the fixed bearing and the connecting rod and the plunger and the connecting rod reach a largely extended position can.
In the extended position of the articulated arms acting on the plunger horizontal force components take very low values, so that a largely optimal power transmission from the eccentric and motor on the plunger is made possible without significant loss and wear of the plunger.
This is achieved in that below the plunger, a flywheel toggle lever drive is arranged, the substantially equilateral triangle formed connecting rod has two superimposed hinge points, of which the lower pivot point pivots about a disk-like lower articulated arm about a foot side arranged on the O-frame fixed bearing and the upper articulated arm associated with the ram with the lower disk-like articulated arm has a largely extended position relative to the lifting axis, the locating bearing of the lower articulated arm being located on the lifting axis of the ram and the connecting rod being assigned two eccentric shafts aligned with their axes and mounted in fixed bearings, the opposite shaft ends are connected to their simultaneous parallel drive with three-phase synchronous motors, the motors are adjustable to mutually equal path-time characteristics by means of a computer connected to the motors.

Von besonderer Bedeutung ist, dass die Festlager für die Exzenterwellen und den unteren Gelenkarmen fußseitig am O-Gestell angeordnet sind. Diese Maßnahme hat in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Antriebskonzept den außerordentlichen Vorteil, dass die Festlager am Fuß des Maschinengestells liegen und damit sehr nahe am Schwerpunkt des gesamten Pressenaufbaus. Dies ermöglicht, die Masse des Maschinengestells weiter zu reduzieren.Of particular importance is that the bearings for the eccentric shafts and the lower articulated arms are arranged on the foot side of the O-frame. This measure has in connection with the drive concept according to the invention the extraordinary advantage that the fixed bearing at the foot of the machine frame and thus very close to the center of gravity of the entire press structure. This makes it possible to further reduce the mass of the machine frame.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung besitzt der als O-Gestell ausgeführte Ständer des Maschinengestells fußseitig und parallel nebeneinander angeordnete rucksackartige Taschen für die Ausbildung der Festlager der Exzenterwelle und der horizontalen Anbindung der Drehstrom-Synchronmotoren.According to a further embodiment of the invention, designed as an O-frame stand of the machine frame has foot-side and parallel juxtaposed backpack-like pockets for the formation of the fixed bearing of the eccentric shaft and the horizontal connection of the three-phase synchronous motors.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die einander zugewandten Enden der Exzenterwellen mechanisch fest miteinander verbunden. Dies kann vorteilhaft durch ein Kupplungsstück erfolgen, das die beiden Wellenenden miteinander drehfest verbindet.In a further preferred embodiment of the invention, the mutually facing ends of the eccentric shafts are mechanically firmly connected to each other. This can advantageously be done by a coupling piece, which connects the two shaft ends with each other in a rotationally fixed.

Die Drehstrom-Synchronmotoren sind dann mit ihren Antriebswellen fluchtgenau horizontal zueinander ausgerichtet und über je ein Getriebe mit jeweils einem Ende der Exzenterwelle mechanisch kraftschlüssig verbunden. In diesem Fall werden die Drehstrom-Synchronmotoren durch den Rechner als eine Einheit angesteuert, so dass die erforderlichen elektrischen Werte der Motoren so eingestellt werden können, dass die Wert-Zeit-Kennlinien beider Motoren identisch sind.The three-phase synchronous motors are then horizontally aligned with their drive shafts in alignment with each other and are mechanically frictionally connected via one gear each having one end of the eccentric shaft. In this case, the three-phase synchronous motors are controlled by the computer as a unit, so that the required electrical values of the motors can be set so that the value-time characteristics of both motors are identical.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind die einander zugewandten Enden der Exzenterwellen nicht miteinander verbunden, also offen ausgeführt sind.
Die Drehstrom-Synchronmotore übertragen dann unabhängig voneinander ihre Antriebsleistung getriebelos auf die Exzenterwellen. Jeder Drehstrom-Synchronmotor wird durch den Rechner separat angesteuert und auf miteinander identische Weg-Zeit-Kennlinien eingestellt. Es können aber auch unterschiedliche Weg-Zeit-Kennlinien gewählt werden, um eine eventuelle Kippung des Stößels bei exzentrischer Werkzeugbelastung zu kompensieren.In a further embodiment of the invention, the mutually facing ends of the eccentric shafts are not connected to each other, so are designed to be open.
The three-phase synchronous motors then independently transmit their drive power gearless to the eccentric shafts. Each three-phase synchronous motor is controlled separately by the computer and set to identical path-time characteristics. But it can also be different path-time characteristics are selected to compensate for any tilting of the plunger with eccentric tool load.

Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, Drehstrom-Synchronmotore mit einem hohen Drehmoment bei geringer Motordrehzahl, beispielsweise Torquemotore, einzusetzen.It has proven to be expedient to use three-phase synchronous motors with a high torque at low engine speed, for example torque motors.

Es ist weiterhin von Vorteil, die Getriebe als Planetengetriebe auszuführen. Dies stellt eine geringe Massenträgheit bei hoher Kompaktheit sicher.It is also advantageous to carry out the transmission as a planetary gear. This ensures a low mass inertia with high compactness.

In weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist das Kopfstück torsionsfrei am O-Gestell durch Schraubverbindungen gehalten. Zweckmäßigerweise besteht das Kopfstück und O-Gestell aus dünnwandigem hochfesten Sphäroguss.In a further preferred embodiment of the invention, the head piece torsion on the O-frame is held by screw. Conveniently, the head piece and O-frame made of thin-walled high-strength ductile iron.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen.Further advantages and details of the invention will become apparent from the following description with reference to the accompanying drawings.

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.
Es zeigtThe invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment.
It shows

Fig. 1 eine ausschnittsweise Darstellung einer Kniehebelpresse nach dem Stand der Technik, Fig. 1 a partial representation of a toggle press according to the prior art,

Fig. 2 eine schematische Darstellung der Kinematik nach dem Stand der Technik, Fig. 2 a schematic representation of the kinematics according to the prior art,

Fig. 3a und 3b schematische Darstellungen der Kinematik nach der Erfindung im oberen und unteren Totpunkt, Fig. 3a and 3b schematic representations of the kinematics according to the invention at the top and bottom dead center,

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht des Maschinengestells aus O-Gestell ohne montiertem Kopfstück mit eingesetztem Stößel und Exzenterwellen, Fig. 4 a perspective view of the machine frame of O-frame without mounted head piece with inserted ram and eccentric shafts,

Fig. 5 einen Schnitt entlang der Linie A-A der Fig. 4, Fig. 5 a section along the line AA the Fig. 4 .

Fig. 6 eine ausschnittsweise perspektivische Ansicht des Maschinengestells mit durch Exzenterwelle und Getriebe verbundene Drehstrom-Synchronmotore, Fig. 6 a fragmentary perspective view of the machine frame with connected by eccentric shaft and gearbox three-phase synchronous motors,

Fig. 7 einen Schnitt entlang der Linie B-B der Fig. 6 und Fig. 7 a section along the line BB of Fig. 6 and

Fig. 8 eine perspektivische Ansicht des Maschinengestells aus O-Gestell und Kopfstück. Fig. 8 a perspective view of the machine frame of O-frame and head piece.

Die Fig. 1 zeigt eine Kniehebelpresse 1 nach dem Stand der Technik, von dem ausgegangen wird. In einem Maschinengestell 2 ist ein Stößel 3 vertikal verschiebbar gelagert. Unterhalb des Stößels 3 ist ein Tisch 4 (siehe Fig. 2) angeordnet, der an dem Maschinengestell 2 gelagert ist. Der Tisch 4 dient zur Aufnahme eines Unterwerkzeugs und der Stößel 3 ist für die Aufnahme eines Oberwerkzeugs eingerichtet.The Fig. 1 shows a toggle press 1 of the prior art, which is assumed. In a machine frame 2, a plunger 3 is mounted vertically displaceable. Below the plunger 3 is a table 4 (see Fig. 2 ), which is mounted on the machine frame 2. The table 4 serves to receive a lower tool and the plunger 3 is adapted for receiving an upper tool.

Der Stößel 3 wird durch einen Stößelantrieb betätigt, zu dem ein modifiziertes Kniehebelgetriebe 5 gehört, das von einer Exzenterwelle 6 angetrieben ist. Diese wird über ein Getriebemittel, beispielsweise ein Zahnrad, und über einen Elektromotor angetrieben. Zwischen dem Elektromotor und dem Zahnrad kann ein Vorsatzgetriebe, beispielsweise ein Planetengetriebe, angeordnet sein.The plunger 3 is driven by a ram actuated, to which a modified toggle mechanism 5 belongs, which is driven by an eccentric shaft 6. This is driven by a gear means, such as a gear, and an electric motor. Between the electric motor and the gear, an auxiliary gear, for example a planetary gear, can be arranged.

Die Kinematik des bekannten Kniehebelgetriebes 5 geht aus den Fig. 1 und 2 hervor. Auf der an einer Lagerstelle L1 drehbar gelagerten Exzenterwelle 6 sitzt ein Exzenter 7. Auf diesem ist ein Pleuel 8 mit einem entsprechenden Pleuellager 9 gelagert. Das Pleuel 8 weist an seinem von dem Exzenter 7 abliegenden Ende einen Kopf 10 auf, an dem zwei voneinander beabstandete Lagerstellen 11 und 12 ausgebildet sind. Die Lagerstellen definieren mit dem Mittelpunkt des Pleuellagers 9 ein Dreieck. Dies geht insbesondere aus der Fig. 2 hervor. Die entsprechenden Abstände sind als Abstände E5, E6 und E8 bezeichnet. Die Exzentrizität des Exzenters 7 ist das Maß E4. Die Exzenterwelle 6 ist drehbar um eine Drehachse D, die in dem Maschinengestell 2 ortsfest ist. Damit bezeichnet L1 das Festlager für die Exzenterwelle 6.The kinematics of the known toggle mechanism 5 goes out of the Fig. 1 and 2 out. On the rotatably mounted on a bearing point L1 eccentric shaft 6 is seated an eccentric 7. On this a connecting rod 8 is mounted with a corresponding connecting rod bearing 9. The connecting rod 8 has at its end remote from the eccentric 7 a head 10, on which two spaced-apart bearings 11 and 12 are formed. The bearings define a triangle with the center of the connecting rod bearing 9. This goes in particular from the Fig. 2 out. The corresponding distances are designated as distances E5, E6 and E8. The eccentricity of the eccentric 7 is the dimension E4. The eccentric shaft 6 is rotatable about a rotation axis D which is stationary in the machine frame 2. Thus, L1 denotes the fixed bearing for the eccentric shaft. 6

Das Pleuel 8 ist über Laschen bzw. Gelenkarme 13 und 14 mit dem Maschinengestell 2 und dem Stößel 3 verbunden. Die Lasche 13 ist mittels eines Lagerbolzens 15 am Anschlussbereich 16 des Pleuels 8 schwenkbar und an seinem anderen Ende mit einem Lagerbolzen 17 ortsfest am Maschinengestell 2 gelagert. Dieser Lagerbolzen 17 bildet für die Lasche 13 das Festlager L2, das damit oberhalb des Stößels 3 und des Tisches 4 angeordnet ist. Die Lasche 13 ist mit E7 in Fig. 2 bezeichnet.
Die Lasche 14 ist an ihrem einen Ende um einen Lagerbolzen 18 in den Anschlußbereichen 19 des Pleuels 8 schwenkbar, während das andere Ende der Lasche 14 um einen Lagerbolzen 20 im Stößel 3 schwenkbar ist.The connecting rod 8 is connected via tabs or articulated arms 13 and 14 with the machine frame 2 and the plunger 3. The tab 13 is pivotally mounted by means of a bearing pin 15 at the connection portion 16 of the connecting rod 8 and at its other end with a bearing pin 17 fixed to the machine frame 2. This bearing pin 17 forms for the tab 13, the fixed bearing L2, which is thus arranged above the plunger 3 and 4 of the table. The tab 13 is with E7 in Fig. 2 designated.
The tab 14 is pivotable at its one end about a bearing pin 18 in the terminal portions 19 of the connecting rod 8, while the other end of the tab 14 is pivotable about a bearing pin 20 in the plunger 3.

Das Festlager L2, also der ortsfeste Punkt, mit dem die Lasche 13 am Maschinengestell 2 festgelegt ist, liegt nicht auf der vertikalen Hubachse HU des Stößels 3. Dies führt dazu, dass die Laschen 13 und 14 keine ausreichende Strecklage am oberen Totpunkt OT erreichen, so dass auf den Stößel 3 entsprechende horizontale Kraftkomponenten einwirken, die nachteilig für die Lebensdauer des Stößels und seiner Führung sind und die dazu beitragen, dass die für den Feinschneid- oder Umformvorgang zur Verfügung stehende Nennpresskraft reduziert wird, was wiederum Antriebsaggregate mit höheren Drehmomenten erforderlich macht. Dies hat auch nachteilige Auswirkungen auf die Massivität der Maschinengestelle, das schwerer und stabiler ausgeführt werden muss, um die zusätzlichen horizontalen Kräfte aufnehmen zu können.The fixed bearing L2, so the fixed point with which the tab 13 is fixed to the machine frame 2, does not lie on the vertical stroke axis HU of the plunger 3. This causes the tabs 13 and 14 do not reach a sufficient stretched position at top dead center TDC, so that acting on the plunger 3 corresponding horizontal force components, which are detrimental to the life of the plunger and its leadership and which help that for the fine blanking or forming process available nominal press force is reduced, which in turn makes power units with higher torques required , This also has a detrimental effect on the bulkiness of the machine frames, which must be made heavier and more stable to accommodate the additional horizontal forces.

Die Fig. 3a bis 3b zeigt schematisch die Kinematik des Kniehebels im unteren und oberen Totpunkt des Stößels bei der erfindungsgemäßen Presse. Die Bezugszeichen werden, soweit sie in der weiteren Beschreibung auftreten und zutreffend sind, beibehalten.
Die von zwei Drehstrom-Synchronmotore (siehe Fig. 6 und 7) angetriebenen Exzenterwellen 6 mit Exzentern 7 sind deutlich unterhalb des Stößels 3 angeordnet.
Der Stößel 3 trägt eine Tischplatte 21, an der ein nicht dargestelltes unteres Werkzeugteil befestigt ist, so dass die Tischplatte 21 mit dem Werkzeugteil ebenso eine Hubbewegung ausführt.
Das Pleuel 8 bildet wie die Fig. 3a und 3b zeigen schematisch ein gleichseitiges Wirkdreieck DE, dessen Grundseite G den Kopf 10 des Pleuels 8 bezeichnet und zwei übereinanderliegende Gelenkpunkte 22 und 23 aufweist. Am oberen Gelenkpunkt 22 des Pleuels 8 ist ein scheibenartiger Gelenkarm 24 mit seinem einen Ende schwenkbar angelenkt, während das andere Ende des Gelenkarms 24 schwenkbar im Gelenkpunkt 25 des Stößels 3 gelagert ist.
In Flucht der vertikalen Hubachse HU des Stößels 3 liegt fußseitig am Maschinengestell 2 ein Festlager FL1, in dem ein scheibenartig ausgebildeter unterer Gelenkarm 26 mit seinem einen Ende ortsfest gelagert ist. Der Gelenkarm 26 ist damit um das Festlager FL1 schwenkbar. Das andere Ende des Gelenkarms 26 ist am unteren Gelenkpunkt 23 des Pleuels 8 schwenkbar angelenkt.
An der Spitze des Wirkdreiecks DE des Pleuels 8 befindet sich ein Gelenkpunkt 28, an dem der Exzenter 7 angreift, der um ein am Maschinengestell 2 ortsfest gehaltenes Festlager FL2 drehbar ist. Dieses Festlager FL2 liegt etwa in Flucht des unteren Gelenkpunktes 23, so dass das Festlager FL1 des unteren Gelenkarms 26 und das Festlager FL2 der Exzenterwelle 6 fußseitig im oder am Maschinengestells 2 angeordnet werden können und damit nahe zum Schwerpunkt des gesamten Pressenaufbaus liegen.
In Fig. 3a befindet sich der Stößel 3 im unteren Totpunkt UT. Der untere im Festlager FL1 gelagerte Gelenkarm 26 hat eine Schwenkbewegung vollzogen, die durch die Schwenkbahn S1 angedeutet ist. Der obere Gelenkarm 24 hat sich dagegen auf einer Kurvenbahn S2 bewegt. Die Gelenkarme 24 und 26 haben sich mit ihren Gelenkpunkten 22 und 23 entsprechend weiterbewegt.
Die Fig. 3b zeigt den Stößel 3 im oberen Totpunkt OT. Die Gelenkarme 24, 26 und die Grundseite G des Pleuels 8 nehmen eine weitgehende Strecklage ein, die sich dadurch auszeichnet, dass die Auslenkung des Gelenkarmes 24 und 26 etwa nur noch 4° gegenüber der Hubachse HU des Stößels 3 beträgt.
Hierdurch gelingt es, horizontale Kraftkomponenten bei der Kraftübertragung auf den Stößel 3 erheblich zu minimieren, so dass die Kraftübertragung vom Antrieb auf den Stößel weitgehend ohne Verluste erfolgen kann und zugleich auch der Verschleiß des Stößels 3 an seiner Stößelführung reduziert wird.The Fig. 3a to 3b schematically shows the kinematics of the toggle lever in the bottom and top dead center of the plunger in the press according to the invention. The reference signs, insofar as they appear in the further description and are applicable, are retained.
That of two three-phase synchronous motors (see Fig. 6 and 7 ) driven eccentric shafts 6 with eccentrics 7 are arranged clearly below the plunger 3.
The plunger 3 carries a table top 21, at the one not shown lower tool part is fixed, so that the table top 21 performs with the tool part as well a lifting movement.
The connecting rod 8 forms like the Fig. 3a and 3b schematically show an equilateral effective triangle DE whose base G denotes the head 10 of the connecting rod 8 and two superimposed hinge points 22 and 23 has. At the upper pivot point 22 of the connecting rod 8, a disc-like articulated arm 24 is pivoted at one end thereof, while the other end of the articulated arm 24 is pivotally mounted in the hinge point 25 of the plunger 3.
In alignment with the vertical stroke axis HU of the plunger 3 is the base side of the machine frame 2, a fixed bearing FL1, in which a disk-like trained lower articulated arm 26 is fixedly mounted with its one end. The articulated arm 26 is thus pivotable about the bearing FL1. The other end of the articulated arm 26 is pivoted at the lower pivot point 23 of the connecting rod 8.
At the top of the effective triangle DE of the connecting rod 8 there is a hinge point 28, on which the eccentric 7 engages, which is rotatable about a stationary bearing FL2 held on the machine frame 2. This bearing FL2 is approximately in alignment with the lower hinge point 23, so that the bearing FL1 of the lower articulated arm 26 and the bearing FL2 of the eccentric shaft 6 can be arranged in the foot or in the machine frame 2 and thus lie close to the center of gravity of the entire press structure.
In Fig. 3a is the plunger 3 in bottom dead center UT. The lower mounted in the bearing FL1 articulated arm 26 has completed a pivoting movement, which is indicated by the pivoting path S1. The upper articulated arm 24, however, has moved on a curved path S2. The articulated arms 24 and 26 have moves accordingly with their articulation points 22 and 23.
The Fig. 3b shows the plunger 3 at top dead center OT. The articulated arms 24, 26 and the base side G of the connecting rod 8 take a largely extended position, which is characterized in that the deflection of the articulated arm 24 and 26 is only about 4 ° relative to the stroke axis HU of the plunger 3.
This makes it possible to significantly minimize horizontal force components in the power transmission to the plunger 3, so that the power transmission from the drive to the plunger can be done largely without loss and at the same time the wear of the plunger 3 is reduced to its plunger guide.

In Fig. 4 ist das O-Gestell 29 des Maschinengestells 2 mit montiertem Stößel 3 perspektivisch gezeigt. Das O-Gestell 29 besteht aus hochfestem Sphäroguss. An der fußseitigen Hinterseite des O-Gestells 29 sind jeweils zwei mit seitlichen Öffnungen 31 (siehe Fig. 8) versehene, rucksackartige Taschen 30 ausgebildet. In jede der Taschen 30 ist eine Exzenterwelle 6 gelagert, deren Achsen D zueinander fluchtgenau ausgerichtet sind. Die einander zugewandten Wellenden 32 der beiden Exzenterwellen 6 sind durch ein Kupplungsstück 33 drehfest miteinander verbunden (siehe Fig. 6). Jede der Exzenterwellen 6 durchgreift jeweils den in die Taschen 30 eingesetzten scheibenartigen Pleuel 8, der an der Exzenterwelle 6 durch ein Pleuellager gelagert ist. Die Taschen 30 am O-Gestell 29 bilden die Festlager FL2 für die Exzenterwellen 6 und stützen die im folgenden beschriebenen Drehstrom-Synchronmotoren 34 und 35 (siehe Fig. 6) ab.In Fig. 4 the O-frame 29 of the machine frame 2 with mounted ram 3 is shown in perspective. The O-frame 29 is made of high-strength nodular cast iron. At the foot-side rear side of the O-frame 29 are each two with lateral openings 31 (see Fig. 8 ) provided, backpack-like pockets 30 formed. In each of the pockets 30, an eccentric shaft 6 is mounted, whose axes D are aligned with each other in alignment. The mutually facing shaft ends 32 of the two eccentric shafts 6 are rotatably connected to each other by a coupling piece 33 (see Fig. 6 ). Each of the eccentric shafts 6 engages in each case the disk-like connecting rod 8 inserted in the pockets 30, which is mounted on the eccentric shaft 6 by a connecting rod bearing. The pockets 30 on the O-frame 29 form the fixed bearing FL2 for the eccentric shafts 6 and support the following described synchronous three-phase motors 34 and 35 (see Fig. 6 ).

Fig. 5, die einen Schnitt entlang der Linie A-A der Fig. 4 darstellt, verdeutlicht die Strecklage der in Fig. 3 schematisch dargestellten scheibenartigen Gelenkarmes 24 und 26 im oberen Totpunkt des Stößels 3. Fig. 5 making a cut along the AA line of the Fig. 4 represents, illustrates the extended position of Fig. 3 schematically illustrated disc-like articulated arm 24 and 26 at the top dead center of the plunger. 3

Die Fig. 6 zeigt eine ausschnittsweise perspektivische Darstellung der mit dem Kupplungsstück 33 miteinander verbundenen, einander zugewandten Wellenenden 32 der Exzenterwellen 6. Die voneinander abgewandten Enden 36 der Exzenterwellen 6 sind jeweils über ein Planetengetriebe 37 mit den Drehstrom-Synchronmotoren 34 bzw. 35 verbunden. Als Drehstrom-Synchronmotore 34 bzw. 35 können durch die besondere Kinematik des erfindungsgemäßen Kniehebelantriebs kleine Motore mit hohen Drehmomenten bei geringen Motordrehzahlen ohne Schwungrad eingesetzt werden. Als besonders geeignet haben sich deshalb Torquemotore erwiesen. Die im Parallelbetrieb laufenden Drehstrom-Synchronmotore 34 und 35 sind jeweils mit einem zur Presse gehörenden Rechner 38 verbunden, der die Maschinendaten verarbeitet und den beiden Motoren identische Weg-Zeit-Kennlinien vorgibt(siehe Fig. 7).
Dies läuft wie folgt ab. Die Sollwerte, die sich nach den Maschinen- und Prozessdaten des Feinschneid- oder Umformvorgages richten, werden über eine virtuelle Leitachse ermittelt. Die virtuelle Achse ist ein nicht real existierender Antrieb, dessen Drehzahl- und Lagerwerte durch den Rechner ermittelt und als Steuerungsgrößen in Abstimmung mit den Prozessparametern den Motoren vorgegebenen werden. Die beiden Torquemotoren laufen als Slaveachsen zur virtuellen Leitachse.The Fig. 6 shows a fragmentary perspective view of the interconnected with the coupling piece 33, mutually facing shaft ends 32 of the eccentric shafts 6. The opposite ends 36 of the eccentric shafts 6 are respectively connected via a planetary gear 37 with the three-phase synchronous motors 34 and 35. As a three-phase synchronous motors 34 and 35 can be used by the special kinematics of the toggle drive according to the invention small engines with high torques at low engine speeds without flywheel. Therefore, torque motors have proven particularly suitable. The parallel synchronous three-phase synchronous motors 34 and 35 are each connected to a computer belonging to the computer 38, which processes the machine data and the two motors identical path-time characteristics (see Fig. 7 ).
This is done as follows. The setpoints, which are based on the machine and process data of the fineblanking or forming process, are determined via a virtual master axis. The virtual axis is a non-existing drive whose speed and bearing values are determined by the computer and given to the motors as control variables in coordination with the process parameters. The two torque motors run as slave axes to the virtual master axis.

Die Fig. 8 zeigt das Maschinengestell 2 in perspektivischer Ansicht. Es setzt sich aus dem O-Gestell 29 und einem Kopfstück 39 zusammen. Das Kopfstück 39 wird auf das O-Gestell 29 aufgesetzt und mittels hochfester Schraubverbindungen 27 am oberen Teil des O-Gestells 2 torsionsfrei befestigt. Dazu sind im oberen Teil des O-Gestells 29 vier Bohrungen mit Innengewinde eingebracht, in die Bolzen mit Außengewinde eingeschraubt werden. Das Kopfstück 39 wird durch auf die Bolzen geschraubte Muttern fixiert.
Das Kopfstück 39 ist so ausgebildet, dass ein nicht dargestellter Feinschneid- oder Umformkopf mit einem oberen Werkzeugteil daran montiert werden kann, der in hängender Anordnung durch die obere Öffnung des O-Gestells 29 in der Höhe positioniert werden kann.The Fig. 8 shows the machine frame 2 in a perspective view. It is composed of the O-frame 29 and a head piece 39. The head piece 39 is placed on the O-frame 29 and fixed by means of high-strength screw 27 at the upper part of the O-frame 2 torsion-free. For this purpose, 29 holes are introduced with internal thread in the upper part of the O-frame, are screwed into the bolt with external thread. The head piece 39 is fixed by nuts screwed onto the bolts.
The headpiece 39 is formed so that an unillustrated fine blanking or forming head can be mounted thereon with an upper tool part that can be positioned in a hanging position through the top opening of the O-frame 29 in height.

Bezugszeichenliste

Kniehebelpresse
1
Maschinengestell
2
Stößel
3
Fester Tisch
4
Kniehebelgelenk
5
Exzenterwelle
6
Exzenter
7
Pleuel
8
Pleuellager
9
Kopf von 9
10
Lagerstellen
11, 12
Obere Lasche
13
Untere Lasche
14
Lagerbolzen
15
Anschlussbereiche von 9
16
Lagerbolzen für Lasche 13
17
Lagerbolzen für Lasche 13
18
Anschlußbereiche von 9
19
Lagerbolzen für Lasche 14
20
Hubbewegliche Tischplatte
21
Oberer Gelenkpunkt am Pleuel 8
22
Unter Gelenkpunkt am Pleuel 8
23
Scheibenartiger Gelenkarm
24
Gelenkpunkt im Stößel 3
25
Scheibenartiger Gelenkarm
26
SChraubverbindungen
27
Gelenkpunkt an dem der Exzenterwelle
Zugewandten Ende des Pleuels 8
28
O-Gestell von 2
29
Rucksackartige Taschen am Fuß des O-Gestells
30
Seitliche Öffnungen in 30
31
Einander zugewandte Wellenenden von 6
32
Kupplungsstück
33
Drehstrom-Synchronmotore
34, 35
Abgewandte Wellenenden von 6
36
Planetengetriebe
37
Rechner
38
Kopfstück
39
Drehachse von 6
D
Gleichseitiges Wirkdreieck
DE
Exzentrizität von 6
E4
Abstände der Lager
E1....E3,E5...E7
Hubachse von 3
HU
Festlager für Exzenterwelle
FL1
Festlager für unteren Gelenkarm
FL2
Lagerstelle der Exzenterwelle 6
L1
Festlager für Lasche 13
L2
Oberer Totpunkt
OT
Schwenkbahn
S1
Kurvenbahn
S2
Unterer Totpunkt
UT
LIST OF REFERENCE NUMBERS
Toggle Press
1
machine frame
2
tappet
3
Fixed table
4
Toggle joint
5
eccentric shaft
6
eccentric
7
pleuel
8th
connecting rod bearing
9
Head of 9
10
bearings
11, 12
Upper flap
13
Lower tab
14
bearing bolt
15
Connection areas of 9
16
Bearing pin for tab 13
17
Bearing pin for tab 13
18
Connection areas of 9
19
Bearing pin for tab 14
20
Lifting table top
21
Upper hinge point at the connecting rod 8
22
Under hinge point at the connecting rod 8
23
Disc-like articulated arm
24
Hinge point in the ram 3
25
Disc-like articulated arm
26
screw
27
Hinge point on the eccentric shaft
Facing end of the connecting rod 8
28
O-frame of 2
29
Backpack-like pockets at the foot of the O-frame
30
Side openings in 30
31
Mutually facing shaft ends of 6
32
coupling
33
Three-phase synchronous motors
34, 35
Opposite shaft ends of 6
36
planetary gear
37
computer
38
headpiece
39
Rotation axis of 6
D
Equilateral effective triangle
DE
Eccentricity of 6
E4
Distances of the bearings
E1 .... E3, E5 E7 ...
Lifting axle of 3
HU
Fixed bearing for eccentric shaft
FL1
Fixed bearing for lower articulated arm
FL2
Bearing point of the eccentric shaft 6
L1
Fixed bearing for tab 13
L2
Top Dead Center
OT
pivot path
S1
cam track
S2
Bottom dead center
UT

Claims (13)

Mechanische Presse zum Feinschneiden, Umformen und/oder Prägen von Werkstücken, mit einem aus einem Kopfstück (39) und einem O-Gestell (29) zusammengesetzten Maschinengestell (2), einem am Kopfstück hängend befestigten, in das O-Gestell hineinreichenden Feinschneid- oder Umformkopf mit einem daran fixierten oberen Werkzeugteil, einem im O-Gestell (29) vertikal auf einer Hubachse (HU) geführten Stößel (3), der mit einer Tischplatte (21) zur Befestigung eines unteren Werkzeugteils versehen ist, einem unterhalb des Stößels (3) angeordneten Kniehebelantrieb, dessen ein etwa gleichseitig ausgebildetes Wirkdreieck aufweisendes Pleuel (8) zwei übereinander angeordnete Gelenkpunkte (22;23) aufweist, von denen der untere Gelenkpunkt (23) über einen scheibenartig ausgebildeten unteren Gelenkarm (26) um ein fußseitig am O-Gestell (29) angeordnetes Festlager (FL1) schwenkt und der dem Stößel (3) zugeordnete obere Gelenkpunkt (25) mit dem unteren scheibenartig ausgebildeten Gelenkarm (24) im OT eine Strecklage zur Hubachse (HU) einnimmt, wobei das Festlager (FL2) auf der Hubachse (HU) des Stößels (3) liegt und dem Pleuel (8) zwei mit ihren Achsen fluchtenden, in Festlagern (FL1) gelagerten Exzenterwellen (6) zugeordnet sind, deren abgewandte Wellenenden (36) zu ihrem gleichzeitig parallelen Antrieb mit schwungradlosen Drehstrom-Synchronmotoren (34;35) über je ein Planetengetriebe (37) verbunden sind, wobei die Motoren auf untereinander gleiche Weg-Zeit-Kennwerte mittels eines mit den Motoren (34;35) verbundenen Rechners (38) einstellbar sind.Mechanical press for fineblanking, forming and / or embossing of workpieces, comprising a machine frame (2) composed of a head piece (39) and an O frame (29), a fine blanking piece attached to the head piece and extending into the O frame Forming head with an upper tool part fixed thereto, a ram (3) guided vertically on a lifting axis (HU) in the O-frame (29), which is provided with a table plate (21) for fastening a lower tool part, one below the ram (3 ) has a two-bar joint point (22; 23), of which the lower hinge point (23) via a disk-like lower articulated arm (26) to a foot side of the O-frame (29) arranged fixed bearing (FL1) pivots and the plunger (3) associated upper hinge point (25) with the lower disc-like articulated arm (24) in the TDC assumes an extended position to the lifting axis (HU), wherein the fixed bearing (FL2) on the lifting axis (HU) of the plunger (3) and the connecting rod (8) two aligned with their axes, stored in fixed bearings (FL1) Eccentric shafts (6) are assigned, the opposite shaft ends (36) are connected to their simultaneous parallel drive with flywheel three-phase synchronous motors (34, 35) via a respective planetary gear (37), the motors on mutually equal path-time characteristics by means a computer (38) connected to the motors (34; 35) are adjustable. Mechanische Presse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Festlager (FL1; FL2) fußseitig am O-Gestell (29) angeordnet sind.Mechanical press according to claim 1, characterized in that the fixed bearings (FL1, FL2) are arranged on the foot side on the O-frame (29). Mechanische Presse nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Festlager (FL1) rucksackartige Taschen (30) zur Lagerung der Exzenterwellen (6) und Abstützung der Drehstrom-Synchronmotoren (34;35) umfassen.Mechanical press according to claim 1 and 2, characterized in that the fixed bearing (FL1) backpack-like pockets (30) for supporting the eccentric shafts (6) and support the three-phase synchronous motors (34, 35). Mechanische Presse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die einander zugewandten Enden (32) der Exzenterwellen (6) mechanisch fest verbunden sind.Mechanical press according to claim 1, characterized in that the mutually facing ends (32) of the eccentric shafts (6) are mechanically firmly connected. Mechanische Presse nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanisch feste Verbindung der Wellenenden (32) ein Kupplungsstück (37) ist.Mechanical press according to claim 1 and 4, characterized in that the mechanically fixed connection of the shaft ends (32) is a coupling piece (37). Mechanische Presse nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehstrom-Synchronmotoren (34;35) als eine Einheit durch den Rechner (38) angesteuert sind.Mechanical press according to claim 1 and 4, characterized in that the three-phase synchronous motors (34; 35) are controlled as a unit by the computer (38). Mechanische Presse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die einander zugewandten Enden (32) der Exzenterwellen (6) nicht miteinander und die abgewandten Wellenenden (36) der Exzenterwellen (6) getriebelos mit den Drehstrom-Synchronmotoren (35;35)n verbunden sind.Mechanical press according to claim 1, characterized in that the mutually facing ends (32) of the eccentric shafts (6) are not connected to each other and the opposite shaft ends (36) of the eccentric shafts (6) gearless with the three-phase synchronous motors (35; 35) n , Mechanische Presse nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehstrom-Synchronmotoren (34;35) unabhängig voneinander durch den Rechner (38) angesteuert sind.Mechanical press according to claim 1 and 5, characterized in that the three-phase synchronous motors (34; 35) are independently controlled by the computer (38). Mechanische Presse nach Anspruch 1, 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehstrom-Synchronmotoren (34;35) Torquemotore mit einem hohen Drehmoment bei geringer Motordrehzahl sind.Mechanical press according to claim 1, 6 to 8, characterized in that the three-phase synchronous motors (34; 35) are torque motors with a high torque at low engine speed. Mechanische Presse nach Anspruch 1, 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehstrom-Synchronmotoren (34;35) über je ein Getriebe (37) mit jeweils einen Ende der Exzenterwelle (36) verbunden sind.Mechanical press according to claim 1, 6 to 9, characterized in that the three-phase synchronous motors (34; 35) are each connected via a gear (37) to one end of the eccentric shaft (36). Mechanische Presse nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (37) ein Planetengetriebe ist.Mechanical press according to claim 10, characterized in that the transmission (37) is a planetary gear. Mechanische Presse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kopfstück (39) torsionsfrei am O-Gestell (29) durch Schraubverbindungen (27) gehalten ist.Mechanical press according to claim 1, characterized in that the head piece (39) is held torsion-free on the O-frame (29) by screw connections (27). Mechanische Presse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das O-Gestell (29) und das Kopfstück (39) aus Sphäroguss bestehen.Mechanical press according to claim 1, characterized in that the O-frame (29) and the head piece (39) consist of ductile iron.
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