WO1988005724A1 - Press drive - Google Patents

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WO1988005724A1
WO1988005724A1 PCT/CH1988/000027 CH8800027W WO8805724A1 WO 1988005724 A1 WO1988005724 A1 WO 1988005724A1 CH 8800027 W CH8800027 W CH 8800027W WO 8805724 A1 WO8805724 A1 WO 8805724A1
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WO
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drive
energy
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toggle
toggle levers
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PCT/CH1988/000027
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English (en)
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Inventor
Waldemar Hellwig
Original Assignee
Bruderer Ag
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Publication date
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Priority to DE8888901014T priority patent/DE3863599D1/de
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    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03C—PHOTOSENSITIVE MATERIALS FOR PHOTOGRAPHIC PURPOSES; PHOTOGRAPHIC PROCESSES, e.g. CINE, X-RAY, COLOUR, STEREO-PHOTOGRAPHIC PROCESSES; AUXILIARY PROCESSES IN PHOTOGRAPHY
    • G03C7/00—Multicolour photographic processes or agents therefor; Regeneration of such processing agents; Photosensitive materials for multicolour processes
    • G03C7/26—Silver halide emulsions for subtractive colour processes
    • 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
    • B30B1/10—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 toggle mechanism
    • B30B1/14—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 toggle mechanism operated by cams, eccentrics, or cranks
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
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    • B30B1/10—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 toggle mechanism
    • B30B1/16—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 toggle mechanism operated by fluid-pressure means
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    • B30B15/00—Details of, or accessories for, presses; Auxiliary measures in connection with pressing
    • B30B15/0029—Details of, or accessories for, presses; Auxiliary measures in connection with pressing means for adjusting the space between the press slide and the press table, i.e. the shut height
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B15/00—Details of, or accessories for, presses; Auxiliary measures in connection with pressing
    • B30B15/0064—Counterbalancing means for movable press elements
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03C—PHOTOSENSITIVE MATERIALS FOR PHOTOGRAPHIC PURPOSES; PHOTOGRAPHIC PROCESSES, e.g. CINE, X-RAY, COLOUR, STEREO-PHOTOGRAPHIC PROCESSES; AUXILIARY PROCESSES IN PHOTOGRAPHY
    • G03C1/00—Photosensitive materials
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T83/00—Cutting
    • Y10T83/869—Means to drive or to guide tool
    • Y10T83/8821—With simple rectilinear reciprocating motion only
    • Y10T83/8841—Tool driver movable relative to tool support
    • Y10T83/8845—Toggle links, one link pivoted to tool support

Definitions

  • the invention relates to a press drive, e.g. for deep-drawing, trimming or punching presses and in particular for high-frequency punching presses with at least 500 punching movements per minute (which, as is known, must be specially designed for this), according to the preamble of claim 1.
  • a press drive e.g. for deep-drawing, trimming or punching presses and in particular for high-frequency punching presses with at least 500 punching movements per minute (which, as is known, must be specially designed for this), according to the preamble of claim 1.
  • a press drive e.g. for deep-drawing, trimming or punching presses and in particular for high-frequency punching presses with at least 500 punching movements per minute (which, as is known, must be specially designed for this), according to the preamble of claim 1.
  • the upper one is movable, but ultimately only the relative movement is important, which is why it would also be conceivable within the scope of the invention to make both tool carriers movable.
  • the primary object of the invention is to provide a press drive which ensures an exactly corresponding movement sequence in every position, which dispenses with a flywheel and which manages with a reduced drive and a lower energy requirement. According to the invention, this is achieved by the characterizing features of claim 1.
  • the inventive design of the machine with the synchronized double knee levers and the mass balance thus created a new, electronically controllable type of press.
  • the press machine described according to the invention has the following advantages over the prior art:
  • an infinitely variable ram stroke can be selected due to the adjustability of the swivel angle or piston travel;
  • drive energy carrier in the present description encompasses everything that drive energy is capable of delivering, and in fact only in a partial area of the movement, i.e. also the energy storage.
  • Such an energy storage device can be used with general advantage, regardless of how the drive may otherwise be designed, ie by means of a rotary drive or linear drive, or even completely independently of whether two Toggle lever systems are provided or not.
  • a pressure accumulator is particularly suitable, however, if a fluidic drive, such as according to claim 8, is provided anyway.
  • FIG. 1 shows a basic circuit diagram with an electric drive, the adjustment possibilities that are presented are also shown;
  • FIG. 2 shows a first embodiment with two completely symmetrical drives for both sides of a movable tool carrier, a cross-head guide at the articulation points of the two toggle levers additionally ensuring a smooth, wobble-free movement;
  • FIG. 3 shows a first exemplary embodiment for realizing the invention with the aid of centrally arranged fluidic linear drives (cylinder-piston units);
  • Fig. 4 and 5 further variants with differently placed energy storage.
  • the figures are described together.
  • the same parts have the same reference numbers. Repeating parts are not shown in some cases (eg energy storage in Fig. 2).
  • FIG. 2 shows a completely symmetrical drive 1, which is also particularly suitable for a to-and-fro rotary drive.
  • Two parallel crankshafts or eccentric shafts (only one of which is shown schematically as drive 1), which are designed as flywheelless motor shafts of a hydraulic or electric motor, drive the toggle levers 29, 29 '. It is important to ensure that the movement of the two shafts or drives 1 takes place synchronously with one another, so that the movement of the two toggle levers 29, 29 'is uniform.
  • the synchronization can be electrical, which is easily possible due to the pulse-dependent position of the rotor of synchronous or asynchronous motors.
  • mechanical coupling can also be provided. Even a single crankshaft (drive ' 1) could even be provided.
  • FIG. 2 The construction shown in FIG. 2 is also particularly suitable for a to-and-fro rotary drive because a certain simplification results from the fact that for two strokes of the tool carrier 5, the angle ⁇ is on both sides of the crank dead center T (corresponding to the top dead center) ⁇ point of the tool carrier 5) is passed through, which is favorable in terms of smoothness and energy consumption.
  • the movement to both sides must then be limited by a corresponding limiter device, as will be discussed with reference to FIG. 1.
  • Two toggle levers 29, 29 ' form a scissor system for a straight guide construction. They are articulated at one end to a balance weight 31 via a respective bearing 26, 26 '. On the other hand, the toggle levers 29, 29 'are articulated on a tool carrier 5. To support the leadership, the tool carrier 5 column 106 associated with guides 30 in r and in analogy to this, a guiding column 32 has an opening 33 in a Aus ⁇ equilibrium enforce 31 (Fig.5).
  • the upper legs 128, 128 '; 228.228' of the toggle lever 129, 129 '; 229, 229 ' can be extended beyond the fixed pivot point 126, 126' and have a short extension arm 36, 36 '.
  • a link 37 or 37 ' can be pivoted on each of these arms 36 and 36', which in theory represents only one link, but is exposed to both tensile and compressive loads in view of the high stroke frequencies of the punch press .
  • a guide column 32 is provided for the counterweight 31. It cannot be seen in more detail that this column 32 is fastened to a frame in holding bushes 39. In order to enable the free movement of the weight 31 up and down, the frame has a recess.
  • an adjusting device 22 is indicated, by means of which not only the upper reversal point of the movable tool carrier 5 but also its lower dead center can be adjusted in height.
  • a further adjustment device can e.g. be constructed as follows: nuts with a thread are arranged above guide columns, the frame being provided with guide sleeves, each of which has a bore for receiving the guide columns.
  • the sleeves can have an approximately rectangular outer contour, the longer side of which extends in a plane, the shorter side, however, perpendicular to this plane.
  • a cutout thus penetrates at least one outer surface of the sleeves, for example only the front surface, but possibly also the rear surface, so that the nuts partially protrude outwards and can be actuated from the outside.
  • the height of the frame can now be adjusted by turning the nuts, the nuts of course having to be adjusted in the same direction and by the same amount.
  • they can have a common adjustment drive which, for example, has a toothing with which e.g. a chain, rack or swivel drive is engaged.
  • a configuration according to FIG. 2 is preferred for a punching press of extremely high punching frequency.
  • the connecting rods 104, 104 ' are of relatively long design and overlap or overlap one another during their passage through the dead center T.
  • the two connecting rods 104, 104' are axially offset from one another.
  • crankshaft drive 1
  • crank pin 3 a connecting rod 4 being articulated on a crank pin 3.
  • a movable tool carrier is shown directly connected for the sake of simplicity; in practice, a toggle lever system is also interposed here.
  • the tool carrier 5 can be moved up and down along guide columns 6 which are connected to a stationary tool carrier 7.
  • Both tool carriers 5, 7 are designed in a manner known per se, not shown here, for fastening tools 8 indicated by dash-dotted lines. 'These tools 8 are located in the bottom dead center position of Kurbel ⁇ pin 3 to each other or have the closest proximity an ⁇ other.
  • An eccentric shaft (drive 1) can be driven by an electric motor 9.
  • the shaft 1 is dimensioned with respect to its diameter or provided with a wheel of such a diameter that a rotation through 180 ° from the bottom dead center position shown results in the maximum possible stroke with this punch press, which is only possible with certain Tools is, whereas in most cases a smaller stroke is sufficient.
  • the motor 9 operating in motor and brake operation is equipped with a reversing device 10 for the Provide direction of rotation. In this way it is possible to reverse the direction of rotation of the shaft (drive) 1 at a certain point.
  • the motor 9 has a rotor, the position of which is determined by the respective number of pulses that are supplied to the motor 9.
  • Such motors are either stepper motors or - which is preferred because of the better drive properties - are synchronous or asynchronous motors.
  • a limiter device 11 is connected upstream of the motor 9, via which a predetermined number of pulses can be fed to it.
  • a pulse generator 12 is provided for delivering this predetermined number of pulses.
  • Such an assembly can be made up of mechanical-galvanic elements (e.g. a switch cam that interacts with a switch and is stopped after the predetermined number of pulses), it can be a relay technology design, or - as shown - a clock generator 13, to which a counting stage 14 is connected.
  • the counter 14 has a number of in the usual way. only indicated outputs and can be a decadal counter or a binary counter. One of its outputs, the output nx, is connected to a shutdown input A of the limiter device 11.
  • the motor current of the motor is switched off via the output nx.
  • the arrangement can now be such that at the same time a braking device in the form of a brake circuit 15 is switched on, by means of which the motor 9 is switched over to generator operation.
  • an output ny of the counter 14 which is connected on the one hand, expediently via a gate circuit 16, to the braking device 15, and on the other hand to a reset input R which. causes counter 14 to be switched back to zero and then to start a new count.
  • the shutdown input A of the limiter device 11 can be connected to various outputs of the counter 14 via an adjusting device 17 designed as a sliding contact, and analogously to this, the reset input R, the input of the reversing device 10 and the Braking device 15 can optionally be connected to various outputs via a further sliding contact (not shown).
  • the gate circuit 16 has already been mentioned, one input of which is formed by the output ny of the counter stage 1.
  • the other input may be led via a switch tongue S1 connected to the main switch 18 for the motor current of the motor 9, or a switch tongue S2 may be connected to this main switch 18 (in a manner not shown) via which the clock generator 13 can be switched on simultaneously with the motor 9.
  • the braking device 15 can also be tilted into its braking state only when the motor 9 is switched on.
  • the circuit shown creates a reciprocating drive by means of which the top dead center of the tool carrier 5 can be easily adjusted. It is understood from this that this drive itself can be replaced by equivalent drives, although the drive shown or described is also characterized by low mass and high performance, primarily because of the good interaction with the energy store.
  • the various stages 10, 11 and 15 are controlled here by an electronic program control unit, but other known program control units can of course also be used for this purpose. For example, a microprocessor could be provided for this purpose, which could then possibly take on additional control tasks.
  • the input of the desired angle ⁇ can then be made particularly simply using a keyboard device.
  • a program control unit can also include such sensors in the form of position sensors.
  • a switch S3 can interrupt the control of the braking device 15 via the counter 14.
  • a selection device 19 is provided, to which three switching positions are assigned. In the position I shown, the function takes place in the manner described above; In position II, a reversal of the direction of rotation is not possible, ie the motor 9 rotates constantly in one direction, ie makes at least one rotation through 360 °.
  • the adjusting device 17 designed as a sliding contact is placed in a position 20 for this function, so that the stage 11 can no longer receive a switch-off signal, while on the other hand it continues (as in the function according to position I of the adjusting device 19) via a terminal B with the Clock generator 13 is connected and can receive pulses from it.
  • This circuit with the terminal B can, however, be omitted if the clock frequency of the clock generator 13 is tuned to the mains frequency or even synchronized, so that the number of pulses supplied to the motor 9 - in accordance with that of the clock generator 13 - borrowed comes from the network.
  • the limiter device 11 is connected to a position transmitter switch S4.
  • Another position transmitter switch S5 is arranged upstream of the switch S4 at an adjustable distance.
  • both switches S4, S5 are connected to one another by a bracket 21 and can be displaced together along an adjustment device 22, designed as a guide indicated by a broken line, for adjusting the angle ⁇ .
  • the drive 1 is provided with a radial stop extension 23 which actuates the switch S5 in the course of its path. and via it gives a signal on the one hand to a shutdown input A '(it can also be A) of the limiter device 11 for the motor 9 to interrupt its power supply, and on the other hand also the braking device 15 for switching the motor 9 to generator operation brings.
  • the braking device 15 switches in the manner of a monostable multivibrator after the motor 9 has come to a standstill, i.e. when this no longer delivers current, it automatically switches back to "motor operation" without the need for a separate signal.
  • a monostable multivibrator after the motor 9 has come to a standstill, i.e. when this no longer delivers current, it automatically switches back to "motor operation" without the need for a separate signal.
  • it can be equipped with a self-holding circuit which is held by a relay (which is fed by the current of the motor 9) until this current drops to zero.
  • crankshaft may move a little further under the influence of the inertial forces, although this distance can be very short, especially if a mechanical brake is provided in addition to the electrical braking device 15. If the crank pin 3 is fastened on a disc which can be rotated about the axis 2, a disc brake, which is magnetically controlled and triggered via the switch S5 (or the output ny of the counter 14) can act on this disc.
  • the stop extension 23 may strike an adjustable stop 24 at the end of its movement, while at the same time the direction of rotation is reversed via the switch S4.
  • An arrangement of the same type with two switches, which correspond to switches S4, S5, can then be provided for the backward movement, not shown.
  • a linear drive of the same kind can also be used, in particular with fluidic (usually hydraulic) cylinder-piston units 101,101 '; 301 (Fig. 3-5) can be used, which also results in a wobble-free movement characteristic when the two drives are synchronized with one another.
  • the movable tool carrier 5 is guided with the aid of frame-fixed guides 30, 30 'and guide columns 106 with narrow tolerances.
  • PV for example a proportional valve
  • control line 60 opens into the cylinders 101, 101 'on the side facing away from the piston rod 404 or 404', but control would also be possible on the opposite side or on both sides.
  • a connection for a pressure accumulator 200 is provided on the other side.
  • a balance weight 31 which is practically indispensable in high-frequency punching presses with a stroke frequency of approximately 400 strokes / min, can be attached to the extensions of the legs 228, 228 ', i.e. thus be attached to the segments 151, 151 ', expediently via handlebars 37, 37', similar to the case with FIGS. 4 and 5 with the upward extensions of the fixedly articulated legs of the toggle levers.
  • the control valve PV can be of a type known per se and there are numerous valves for such purposes on the market. Not only can this be a uniform, wobble achieve free movement, but by varying the inflow amount of hydraulic medium during the stroke, the speed can also be changed in order to obtain a desired overall characteristic of the movement. This is particularly important if smooth punch-cut edges are to be achieved, for which numerous coupling mechanisms have been proposed in fine-punching technology, which are not required in the drive design shown.
  • flywheels which are usually provided in punching machines, in order to provide the necessary energy for the punching cut, have been mentioned several times above.
  • the flywheels were always justified by the fact that the drives can be kept small.
  • the use of the principle according to the invention saves the flywheels without having to oversize the drive, which - because of the mass involved - would have disadvantages with regard to the maximum acceleration of this mass to be achieved.
  • Figures 4 and 5 illustrate; how fluidic energy stores 201, 201 'can still be used for this purpose, which on the one hand can be easily formed with a small mass, and on the other hand do not require a clutch.
  • the pressure accumulators 201, 201 ' have pressure-gas-filled cylinder spaces 61 and 62 in the usual manner (FIG. 4).
  • the gas is compressed in rooms 61 and expanded in rooms 62 when the pistons of the drives 101, 101 'move from the center into the interior of the machine.
  • the compressed gas then drives the toggle levers or the tool carrier 5 again when relaxing in the opposite direction.
  • energy stores 201, 201 ' is not limited to the arrangement of fluid drives or linear drives; rather, they can also be used with advantage in general for rotary drives, ie both for driven according to the previously discussed embodiments, as well as with any rotary drives. Such energy stores are particularly recommended for a linear drive.
  • counterweight 31 is only shown symbolically here and could, of course, be arranged in any way.
  • this drive 301 has only a single piston rod 704, two rods 604, 604 'are mechanically coupled to it by a pivot pin 63, so that a synchronous drive of the toothed segments 151, 151' is ensured from this side.
  • the tooth segments 151, 151 ' additionally ensure the synchronous movement during the stroke movement supported by the pressure accumulators 201, 201'.
  • the top dead center is preferably reached by swiveling the toggle levers to the left and right from the extended position (bottom dead center).
  • step circuit shown in Fig. 1 is only an example.
  • incremental encoders can be attached to the respective shaft and used to form a feedback signal.
  • Another possibility is to use hydraulic motors for the reciprocating drive, the working force of the tool holder also being able to be set by adjusting the pressure.
  • the current supplied to the electric motors can be adjustable to adjust the work force.
  • Back and forth drives (1 01, 1 01 ', 201, 301)
  • Axis geometric crank pin 3' rod (104, 104 ', 404, 404', 505, 504 ', 604, 604 *, 704) tool holder guide columns tool holder tools electric motor

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Description

PRESSENANTRIEB
Die Erfindung bezieht sich auf einen Pressenantrieb, z.B. für Tiefzieh-, Abgrat- oder Stanzpressen und insbesondere für Hochfrequenzstanzpressen mit mindestens 500 Stanzbewegungen pro Minute (die bekanntlich hiefür besonders ausgestaltet sein müssen), nach dem Oberbegriff des Anspruches 1. In den meisten Fällen ist in solchen Pressen nur ein Werkzeugträger, in der Regel der obere, beweglich, doch kommt es letzten En¬ des nur auf die Relativbewegung an, weshalb es im Rahmen der Erfindung auch denkbar wäre, beide Werkzeugträger beweglich auszubilden.
Die Anforderungen an den Antrieb einer Stanzmaschine sind ganz besonderer Art, denn es wird höchste Präzision im Be¬ reich unter einem Hundertstel Millimeter gefordert, und das bei - ihrer Natur nach - ständig schwingenden Maschinenteilen und bei hohen Druckkräften.
Nun ist beispielsweise in "Werkzeugmaschinen" von Charcut/ Tschätsch, Hauser-Verlag, 1984, S.290, ein Antrieb mit einer Kurbelwelle dargestellt und beschrieben (derselbe Effekt liesse sich auch mit einer Exzenterwelle, sei es in einer Ausführung mit einem Kreisexzenter, sei es mit einem Gleich¬ dick, erzielen), der in diese1"Hinsicht manche Vorteile be¬ sitzt, da der die grösste Annäherung der Werkzeugträger be¬ stimmende - im allgemeinen unterste - Totpunkt durch den Scheitelpunkt einer Sinuskurve gegeben ist, so dass kleine Toleranzen in der ExzenterJustierung sich praktisch gar nicht auswirken. Dieser bekannte Antrieb entsprach aber den Anfor¬ derungen in mancherlei Hinsicht nicht. Es konnte z.B. sei'ne Masse nicht im wünschbaren Ausmass vermindert werden, da zur Bereitstellung der notwendigen Stanzkraft ein Schwungrad vor¬ gesehen weden musste. Die Anordnung eines Schwungrades erfor¬ dert ausserdem die Verwendung einer steuerbaren Kupplung, was einen zusätzlichen, manchmal reparaturanfälligen Bauteil mit sich brachte. Ausserdem sind der Geschwindigkeit Grenzen ge¬ setzt, da der Antrieb jedesmal volle Beschleunigung aufbrin¬ gen muss, obwohl ein Teil der Antriebsenergie wieder abge¬ bremst werden muss. Schlussendlich ergibt sich daraus auch eine entsprechend grosse Antriebsdimensionierung, was natür¬ lich auch einen hohen Energieverbrauch zur Folge hat.
Der Erfindung liegt in erster Linie die Aufgabe zugrunde, einen Pressenantrieb zu schaffen, der in jeder Stellung einen genau entsprechenden Bewegungsablauf sichert, der auf ein Schwungrad verzichtet und der mit einem verkleinerten Antrieb und einem geringeren Energiebedarf auskommt. Dies gelingt er- findungsgemäss durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspru¬ ches 1.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Kenn¬ zeichen der Unteransprüche beschrieben.
Durch die Anwendung von Antriebselementen, die das Antreiben (Beschleunigen) und Bremsen (Energie pneumatisch speichern bzw. Strom ins Netz zurückspeisen, beim sog. Vierquadranten- antrieb) erlauben, ist es möglich, nicht nur die Kupplung, sondern auch allfällige Bremsen wegzulassen. Bei der Hubbewe¬ gung werden nur wenig Massen bewegt.
Durch die erfindungsge ässe Konzeption der Maschine mit den synchronisierten Doppelkniehebeln und dem Massenausgleich entstand somit eine neue, elektronisch steuerbare Pressenart. Die erfindungsgemäss beschriebene Pressmaschine hat folgende Vorteile gegenüber dem Stand der Technik:
1 ) Statisch sehr steife Auführung im Vergleich zu Exzenter- Pressen, da im Bereich des unteren Totpunktes nur je z-wei auf Druck beanspruchte Stangen im Kraftfluss stehen;
2) die Genauigkeit des unteren Totpunktes ist durch einfache Geometrie gut einzuhalten. 3) dynamische Stabilität: bei jeder Hubfrequenz (Hubzahl/ min.) herrschen gleiche dynamische Verhältnisse, d.h. es ist bei Veränderung der Hubfrequenz keine Nachstellung des unteren Totpunktes nötig;
4) "sanfter" Schlag beim Schneiden, da die Auftreffgeschwin- digkeit auf das Band beim Kniehebelprinzip erheblich kleiner ist als bei Exzenterpressen; es entsteht ein
- "Schneiden" der Schnittstelle, kein Ausbrechen;
5) durch die Einstellbarkeit des Schwenkwinkels bzw. Kolben¬ weges kann ein stufenloser Stösselhub gewählt werden;
6) nur hin- und hergehender Massenausgleich (Ausgleich er¬ ster Ordnung);
7) Minimum an bewegten Teilen (einfache Mechanik);
8) gegenüber üblichen Kniehebel- bzw. Differenzpressen ist eine hohe Hubfrequenz möglich;
9) vorwählbarer Geschwindigkeitsablauf des Stössels;
10) vielseitigerer Einsatz (gegenüber Exzenterpressen);
11) es können grosse Presskräfte mit relativ kleinen An¬ triebskräften erreicht werden;
12) geringer Energiebedarf.
Eine genaue Führung und eine taumelfreie Bewegung lässt sich durch die Merkmale des Anspruches 10, und zwar gewünschten- falls auch mit einem einzigen Antriebsenergieträger, erhal¬ ten, wobei an den Kreuzköpfen in räumlichem Abstand von den Kniehebeln der Energiespeicher stabil befestigt sein kann. Hier wird angemerkt, dass der Begriff "Antriebsenergieträger" in der vorliegenden Beschreibung alles umfasst, was eine An¬ triebsenergie, und zwar auch nur in einem Teilbereich der Be¬ wegung, zu liefern im Stande ist, d.h. eben auch den Energie¬ speicher.
Ein derartiger Energiespeicher lässt sich ganz allgemein mit Vorteil anwenden, ganz unabhängig davon, wie der Antrieb im übrigen ausgebildet sein mag, d.h. mittels Drehantriebes oder Linearantriebes, ja sogar ganz unabhängig daovn, ob zwei Kniehebelsysteme vorgesehen sind oder nicht. Ganz besonders eignet sich ein Druckspeicher aber dann, wenn sowieso ein fluidischer Antrieb, wie z.B. nach Anspruch 8, vorgesehen wird.
Das Merkmal des Anspruches 3 schafft sehr genau und einfach jene Justiermöglichkeit, insbesondere für den oberen Tot¬ punkt, die bei den eingangs erwähnten beiden Literaturstellen abging. Dabei ist es in Verbindung mit den Merkmalen des An¬ spruches 1 von Bedeutung, dass die hin- und hergehenden An¬ triebe massearm sind, insbesondere bei einer Ausbildung nach Anspruch 10.
Praktische Versuche haben gezeigt, dass bei Drehantrieben Hydro- oder Asynchronmotore wegen ihrer Charakteristik hin¬ sichtlich des Anfahrdrehmomentes besonders geeignet sind.
Weitere Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Be¬ schreibung von in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen. Es zeigen:
Fig.1 ein Prinzipschaltbild mit elektrischem Antrieb, wobei auch die sich bietenden Justiermöglichkeiten darge¬ stellt werden;
Fig.2 eine erste Ausfuhrungsform mit zwei völlig symmetrisch aufgebauten Antrieben für beide Seiten eines bewegli¬ chen Werkzeugträgers, wobei eine Kreuzkopfführung an den Gelenkpunkten der beiden Kniehebel zusätzlich eine gleichmässige, taumelfreie Bewegung sichert;
Fig.3 ein erstes Ausführungsbeispiel für die Verwirklichung der Erfindung mit Hilfe zentral angeordneter fluidi¬ scher Linearantriebe (Zylinder-Kolben-Aggregate) ; und
Fig.4 und 5 weitere Varianten mit unterschiedlich placiertem Energiespeicher. Die Figuren werden zusammenhängend beschrieben. Gleiche Teile tragen gleiche Bezugsziffern. Sich wiederholende Teile sind zum Teil nicht dargestellt (z.B. Energiespeicher bei Fig.2).
Fig.2 zeigt einen völlig symmetrisch aufgebauten Antrieb 1, der sich auch besonders für einen hin- und hergehenden Dreh¬ antrieb eignet. Zwei parallele Kurbel- oder Exzenterwellen (davon nur eine schematisch als Antrieb 1 dargestellt), die als schwungscheibenlose Motorwellen eines Hydro- oder Elek¬ tromotors ausgebildet sind, sorgen für den Antrieb der Knie¬ hebel 29,29' . Dabei ist darauf geachtet, dass die Bewegung der beiden Wellen bzw. Antriebe 1 zueinander synchron er¬ folgt, damit die Bewegung der beiden Kniehebel 29,29' gleich¬ förmig ist. Die Synchronisierung kann dabei eine elektrische sein, was auf Grund der impulsabhängigen Lage der Läufer von Synchron- oder Asynchronmotoren leicht möglich ist. Zusätz¬ lich oder alternativ kann aber auch eine mechanische Kopplung gegeben sein. Es könnte sogar auch nur eine einzige Kurbel¬ welle (Antrieb' 1) vorgesehen sein.
Die in Fig.2 gezeigte Konstruktion eignet sich auch deswegen besonders für einen hin- und hergehenden Drehantrieb, weil sich eine gewisse Vereinfachung dadurch ergibt, dass für zwei Hübe des Werkzeugträgers 5 jeweils der Winkel α zu beiden Seiten des Kurbeltotpunktes T (entsprechend dem oberen Tot¬ punkt des Werkzeugträgers 5) durchfahren wird, was hinsicht¬ lich der Laufruhe und des Energieaufwandes günstig ist. Selbstverständlich muss dann die Bewegung nach beiden Seiten hin durch eine entsprechende Begrenzereinrichtung limitiert sein, wie sie an Hand der Fig.1 noch besprochen wird.
Zwei Kniehebel 29,29' bilden ein Scherensystem zu einer Ge- radführungskonstruktion. Sie sind einerends über je eine La¬ gerung 26,26' an einem Ausgleichsgewicht 31 angelenkt. An- dernends sind die Kniehebel 29,29' an einem Werkzeugträger 5 angelenkt. Zur Unterstützung der Führung sind dem Werkzeug- träger 5 Säulen 106 in Führungen 30 zugeordnet r und analog dazu kann eine Führungssäule 32 eine Öffnung 33 in einem Aus¬ gleichsgewicht 31 durchsetzen (Fig.5).
Die Knie der Kniehebel 29,29' sind an Kreuzköpfen 25,25' ge¬ lagert, wodurch die von Pleuelstangen 104,104' übertragene Bewegung nach oben und unten, d.h. auf das Gewicht 31 und den Werkzeugträger 5 aufgeteilt und damit halbiert wird.
Der wesentliche Unterschied der Konstruktion nach den Fig.3 bis 5 gegenüber derjenigen nach Fig.2 besteht darin, dass an Stelle der Lagerung 26,26' im Ausgleichsgewicht 31 ein orts¬ festes Schwenklager 126,126' für jeden Kniehebel 129,129'; 229,229' vorgesehen ist. Somit wirkt sich der gesamte, von den Pleuelstangen 404,404'; 504,504' übertragene Hub auf den Werkzeugträger 5 aus, der übrigens im gezeigten Beispiel nach Fig.3 auch noch mit einer zusätzlichen Führungssäule 34 an seiner Oberseite versehen sein kann, die mit einer ortsfesten Führung 35 zusammenwirkt. •
Um aber deshalb dennoch nicht auf ein Ausgleichsgewicht 31 verzichten zu müssen, können die oberen Schenkel 128,128';- 228,228' der Kniehebel 129,129'; 229,229' über den ortsfesten Drehpunkt 126,126' hinaus verlängert sein und einen kurzen Verlängerungsarm 36,36' aufweisen. An diesem Arm 36 bzw. 36' ist jeweils ein Lenker 37 bzw. 37' schwenkbar, der theore- -nxck tisch nur ein #βgglied darstellt, angesichts der hohen Hub¬ frequenzen der Stanzpresse jedoch sowohl Zug- wie auch Druck¬ belastungen ausgesetzt ist.
Auch hier ist wieder eine Führungssäule 32 für das Aus¬ gleichsgewicht 31 vorgesehen. Es ist nicht näher ersichtlich, dass diese Säule 32 an einem Rahmen in Haltebuchsen 39 be¬ festigt ist. Zur Ermöglichung der freien Auf- und Abbewegung des Gewichtes 31 weist der Rahmen eine Aussparung auf. In Fig.1 ist eine Justiereinrichtung 22 angedeutet, durch die nicht nur der obere Umkehrpunkt des beweglichen Werkzeugträ¬ gers 5, sondern auch sein unterer Totpunkt höhenverstellbar ist.
Eine weitere, nicht näher dargestellte Justiereinrichtung kann z.B. wie folgt ausgebildet sein: über Führungssäulen sind Muttern mit einem Gewinde angeordnet, wobei der Rahmen mit Führungshülsen versehen ist, die jeweils eine Bohrung zur Aufnahme der Führungssäulen aufweisen. Die Hülsen können im Querschnitt eine etwa rechteckige Aussenkontur besitzen, de¬ ren längere Seite in eine Ebene verläuft, die kürzere Seite hingegen senkrecht zu dieser Ebene. Ein Ausschnitt durchsetzt so wenigstens eine äussere Mantelfläche der Hülsen, bei¬ spielsweise nur die Vorderfläche, gegebenenfalls aber auch die hintere Mantelfläche, so dass die Muttern teilweise nach aussen ragen und von aussen her betätigbar sind.
Durch Verdrehen der Muttern kann nun die Höhenlage des Rah¬ mens verstellt werden, wobei selbstverständlich die Muttern gleichsinnig und um ein gleich grosses Mass verstellt werden müssen. Um dies zu erleichtern, können sie einen gemeinsamen Verstelltrieb besitzen, der beispielsweise eine Verzahnung besitzt, mit der z.B. eine Kette, Zahnstange oder ein Schwenkantrieb im Eingriff steht.
Für eine Stanzpresse extrem hoher Stanzfrequenz ist eine Aus¬ gestaltung nach Fig.2 bevorzugt. Die Pleuelstangen 104,104' sind relativ lang ausgebildet und übergreifen bzw. überlappen einander während ihres Durchganges durch den Totpunkt T. Zu diesem Zweck sind die beiden Pleuelstangen 104,104' axial ge¬ geneinander versetzt.
Es wird deutlich, dass die Anordnung zweier zueinander paral¬ leler und untereinander synchronisierter Kurbel- oder Exzen¬ terwellen 1 , hinsichtlich der Unterbringung der Aggregate für eine erhöhte Antriebsleistung besondere Vorteile besitzen, unabhängig davon, ob der hin- und hergehende Antrieb verwirk¬ licht ist oder nicht. Die paarweise Anordnung bewirkt zusätz¬ lich auch einen horizontalen Ausgleich der schwingenden Mas¬ sen, so dass sich auch ein ruhigerer Lauf ergibt, bzw. höhere Geschwindigkeiten möglich sind und die Wirkung der oder des Energiespeichers voll zur Geltung kommt. Dies wird bei der gezeigten Ausführung noch durch die geringe Anzahl der Kraft¬ übertragungsglieder und Gelenkpunkte unterstützt, woraus einerseits geringe Massen, andererseits eine hohe Präzision resultieren, zumal es in allen Ausführungen keinerlei auf Biegung beanspruchte Teile gibt.
Zur Erläuterung des nun schon mehrfach erwähnten hin- und hergehenden Drehantriebes nach Fig.1 ist dort lediglich eine Kurbelwelle (Antrieb 1 ) dargestellt, die um eine geometrische Achse 2 drehbar ist, wobei an einem Kurbelzapfen 3 eine Pleu¬ elstange 4 angelenkt ist. Am gegenüberliegenden untere Ende der Pleuelstange 4 ist ein beweglicher Werkzeugträger der Einfachheit halber direkt angeschlossen dargestellt; in der Praxis ist auch hier ein Kniehebelsystem dazwischen geschal¬ tet. Der Werkzeugträger 5 ist entlang von Fuhrungssäulen 6 auf- und abbewegbar, die mit einem ortsfesten Werkzeugträger 7 verbunden sind. Beide Werkzeugträger 5,7 sind in an sich bekannter, hier nicht dargestellter Weise zur Befestigung von strichpunktiert angedeuteten Werkzeugen 8 ausgebildet.' Diese Werkzeuge 8 liegen in der untersten Totpunktlage des Kurbel¬ zapfens 3 aneinander, bzw. haben die grösste Annäherung an¬ einander.
Eine Exzenterwelle (Antrieb 1 ) ist durch einen Elektromotor 9 antreibbar. Dabei ist die Welle 1 hinsichtlich ihres Durch¬ messers so bemessen, bzw. mit einem Rad derartigen Durchmes¬ sers versehen, dass eine Drehung um 180° aus der dargestell¬ ten untersten Totpunktlage den bei dieser Stanzpresse maximal möglichen Hub ergibt, der nur bei gewissen Werkzeugen erfor- derlich ist, wogegen in den meisten Fällen ein kleinerer Hub genügt.
Um daher einerseits an Hub zu sparen und dadurch auch eine höhere Stanzfrequenz zu ermöglichen, andererseits den oberen Umkehrpunkt für die bewegliche Werkzeugträgerplatte den Er¬ fordernissen anpassen zu können, ist der im Motor- und Brems¬ betrieb arbeitende Motor 9 mit einer Umsteuereinrichtung 10 für die Drehrichtung versehen. Auf diese Weise ist es mög¬ lich, die Drehrichtung der Welle (Antrieb) 1 an einem be¬ stimmten Punkt umzukehren.
Es kommt nun darauf an, diesen Punkt möglichst genau zu be¬ stimmen, wobei im Falle des oberen "Tot"- bzw. Umkehrpunktes die Anforderungen an die Genauigkeit geringer sind als für die untere, in Fig.1 dargestellte Totpunkt- Stellung. Zu die¬ sem Zweck besitzt der Motor 9 einen Läufer, dessen Position von der jeweiligen Anzahl von Impulsen bestimmt ist, die dem Motor 9 zugeführt werden. Solche Motore sind entweder Schrittmotore, oder es handelt sich - was wegen der besseren Antriebseigenschaften bevorzugt ist - um Synchron- oder Asynchronmotoren.
Dem Motor 9 ist dementsprechend eine Begrenzereinrichtung 11 vorgeschaltet, über die ihm eine vorbestimmte Anzahl von Im¬ pulsen zuführbar ist. Um diese Anzahl exakt zu bestimmen, ist ein Impulsgeber 12 für die Abgabe dieser vorbestimmten Im¬ pulsanzahl vorgesehen. Eine solche Baugruppe kann dabei aus mechanisch-galvanischen Elementen aufgebaut sein (z.B. eine mit einem Schalter zusammenwirkende Schaltnocke, die nach der vorbestimmten Anzahl von Impulsen angehalten wird), es kann sich um einen Aufbau in Relaistechnik handeln, oder - wie dargestellt - um einen Taktgenerator 13, an den eine Zähl¬ stufe 14 angeschlossen ist. Die Zählstufe 14 besitzt in üblicher Weise eine Anzahl von . nur angedeuteten Ausgängen und kann ein dekadischer Zähler oder ein Binärzähler sein. Einer seiner Ausgänge, der Ausgang nx, ist mit einem Abstelleingang A der Begrenzereinrichtung 11 verbunden. Dies ist der Fall, wenn der Zähler 14 ein deka¬ discher Zähler ist, wogegen im Falle eines Binärzählers für die der vorbestimmten Impulsanzahl entsprechende Zahl an ei¬ nigen Ausgängen logisch L, an anderen Ausgängen "0" steht. In diesem letzteren Fall ist es notwendig, alle Ausgänge über ein UND-Gatter mit der Begrenzereinrichtung 11 zu verbinden, und zwar beispielsweise alle Ausgänge mit dem Signal "L" di- • rekt, alle Ausgänge mit dem Signal "0" über einen Inverter, so dass dem UND-Gatter nur "L" Signale zugeführt werden, wenn die vorbestimmte Anzahl erreicht ist.
Sobald also der Zähler 14 bei der vorbestimmten Zahl ange¬ langt ist, wird über den Ausgang nx der Motorstrom des Motors abgeschaltet. Es kann nun die Anordnung so getroffen sein, dass gleichzeitig eine Abbreπseinrichtung in Form eines Bremsschaltkreises 15 eingeschaltet wird, durch den der Motor 9 in den Generatorbetrieb umgeschaltet wird. Es ist aber ebenso möglich, die Presse unter der Wirkung ihrer Massen¬ trägheit weiterlaufen zu lassen und erst kurze Zeit später die Bremsung einzuleiten. Das bedeutet, dass der Strom schon abgeschaltet wird, bevor der obere Umkehrpunkt erreicht ist, wobei die Bremsung erst beim Erreichen dieses Umkehrpunktes eingeleitet wird.
Dies kann über einen Ausgang ny des Zählers 14 erfolgen, der einerseits, zweckmässig über eine Torschaltung 16, mit der Abbremseinrichtung 15 verbunden ist, andererseits mit einem Reset-Eingang R, der. bewirkt, dass der Zähler 14 wieder auf Null geschaltet wird und dann mit einer neuen Zählung be¬ ginnt. Ferner ist der letzte Ausgang des Zählers 14, d.h. der Ausgang- ny, der der höchsten Zahl und damit der vorherbe¬ stimmten obersten Stellung des Werkzeugträgers 5 entspricht, auch mit der als Drehumkehrstufe ausgebildeten Umsteuerein- richtung 10 verbunden, so dass mit dem Weiterzählen des Zäh¬ lers 14 derselbe Weg von der Exzenterwelle nunmehr in Gegen¬ richtung zurückgelegt wird.
Wenn hier vom "selben Weg" die Rede ist, so weiss jeder Fach¬ mann, dass eine genaue Positionierng vor allem mit Schritt¬ motoren möglich ist. Solche Motoren könnten theoretisch hier eingesetzt werden, doch besitzen sie im allgemeinen kleinere Anfahrdrehmomente als etwa Synchron- oder Asynchronmotoren. Dabei kommt nun zustatten, dass die sehr kritische untere Totpunktlage bei der dargestellten Konstruktion durch die tiefste Lage des Kurbelzapfens 3 gegeben ist, wobei im Berei¬ che des Kulminationspunktes einer Sinuskurve kleine Abwei¬ chungen entlang der Kurve kaum eine Veränderung der Lage des beweglichen Werkzeugträgers 5 ergeben. Daher lassen sich die weniger genau abbremsbaren, aber mit einer besseren Dreh¬ momentcharakteristik ausgestatteten Synchron- oder Asynchron¬ motoren einsetzen.
Der Weg, den die Kurbelwelle (Antrieb) 1 hin und her zurück¬ legt, ist als Winkel α eingetragen. Es versteht sich, dass es in vielen Fällen (nicht in allen) erwünscht sein wird, diesen Winkel α einstellen zu können. Zur variablen Begrenzung des Hubes des Werkzeugträgers 5 wird also zweckmässig eine Ju¬ stiereinrichtung vorgesehen werden. Bei der dargestellten Ausführung kann eine solche Justiereinrichtung dadurch ge¬ schaffen werden, dass die Ausgänge des Zählers 14 wahlweise an die Stufen 10, 11 und 15 anschliessbar sind, so dass sie jeweils in Abhängigkeit vom jeweils angeschlossenen Ausgang und dem ihm entsprechenden Zählerstand in Funktion gesetzt werden. Ferner wäre es möglich, mehrere Zählstufen an Stelle eines einzigen- Zählers 14 vorzusehen, wobei jede Zählstufe einem anderen maximalen Zählwert und damit einem anderen Winkel α entspricht. In Fig.1 ist jedenfalls angedeutet, dass der Abstelleingang A der Begrenzereinrichtung 11 über eine als Schleifkontakt aus¬ gebildete Justiereinrichtung 17 mit verschiedenen Ausgängen des Zählers 14 verbindbar ist, und analog dazu kann der Re- seteingang R, der Eingang der Umsteuereinrichtung 10 und der Abbremseinrichtung 15 über einen weiteren (nicht dargestell¬ ten) Schleifkontakt wahlweise mit verschiedenen Ausgängen verbindbar sein.
Es wurde bereits die Torschaltung 16 erwähnt, deren einer Eingang vom Ausgang ny der Zählstufe 1 gebildet ist. Der an¬ dere Eingang mag über eine mit dem Hauptschalter 18 für den Motorstrom des Motors 9 verbundene Schalterzunge S1 geführt sein, bzw. mag mit diesem Hauptschalter 18 (in nicht darge¬ stellter Weise) eine Schalterzunge S2 verbunden sein, über die der Taktgenerator 13 zugleich mit dem Motor 9 einschalt¬ bar ist. Auch die Abbremseinrichtung 15 kann nur bei einge¬ schaltetem Motor 9 in ihren Bremszustand gekippt werden.
Aus der obigen Erläuterung sei noch folgendes hervorgehoben: Es ist ersichtlich, dass durch die dargestellte Schaltung ein hin- und hergehender Antrieb geschaffen wird, durch den der obere Totpunkt des Werkzeugträgers 5 leicht einstellbar ist. Es versteht sich daraus, dass dieser Antrieb an sich durch äquivalente Antriebe ersetzt werden kann, wenngleich sich der gezeigte, bzw. beschriebene Antrieb auch durch geringe Masse und hohe Leistung auszeichnet, vor allem wegen des guten Zu¬ sammenwirkens mit dem Energiespeicher. Die Ansteuerung der verschiedenen Stufen 10,11 und 15 erfolgt hier durch ein elektronisches Programmsteuerwerk, doch können selbstver¬ ständlich auch andere bekannte Programmsteuerwerke für diesen Zweck herangezogen werden. Beispielsweise könnte hiezu ein Mikroprozessor vorgesehen sein, der dann gegebenenfalls zu¬ sätzliche Steueraufgaben übernehmen könnte. Die Eingabe des jeweils gewünschten Winkels α kann dann besonders einfach über ein Tastengerät erfolgen. Während bei einer Schrittsteuerung, wie sie oben beschrieben ist, eine Rückmeldung über Sensoren nicht erforderlich ist, kann ein Programmsteuerwerk auch solche Fühler in Form von Positionsgebern beinhalten. Zu diesem Zwecke kann ein Schal¬ ter S3 die Steuerung der Abbremseinrichtung 15 über den Zäh¬ ler 14 unterbrechen. Ferner ist eine Wähleinrichtung 19 vor¬ gesehen, der drei Schaltstellungen zugeordnet sind. In der dargestellten Position I erfolgt die Funktion in der oben be¬ schriebenen Weise; in der Position II ist eine Umkehr der Drehrichtung nicht möglich, d.h. der Motor 9 dreht sich stän¬ dig in einer Richtung, macht also wenigstens eine Drehung um 360°.
Die als Schleifkontakt ausgebildete Justiereinrichtung 17 wird für diese Funktion in eine Stellung 20 gebracht, so dass die Stufe 11 kein Abschaltsignal mehr erhalten kann, während sie andererseits weiterhin (wie auch in der Funktion gemäss Stellung I der Justiereinrichtung 19) über eine Klemme B mit dem Taktgenerator 13 verbunden ist und von ihm Impulse erhal¬ ten kann. Diese Schaltung mit der Klemme B kann aber gegebe¬ nenfalls unterbleiben, wenn die Taktfrequenz des Taktgenera¬ tors 13 auf die Netzfrequenz abgestimmt oder gar synchroni¬ siert ist, so dass die dem Motor 9 zugeführte Impulsanzahl - in Uebereinstimmung mit der des Taktgenerators 13 - lieh vom Netz herrührt.
In der Position III dagegen ist die Begrenzereinrichtung 11 mit einem Positionsgeber-Schalter S4 verbunden. Ein weiterer Positionsgeber-Schalter S5 ist dem Schalter S4 in einem ein¬ stellbaren Abstand vorgeordnet. Im Prinzip sind aber beide Schalter S4,S5 durch einen Bügel 21 miteinander verbunden und gemeinsam entlang einer - als strichliert angedeutete Führung ausgebildeten - Justiereinrichtung 22 zur Einstellung des Winkels α verschiebbar. Falls eine solche Steuerung erwünscht ist, ist der Antrieb 1 mit einem radialen Anschlagfortsatz 23 versehen, der im Verlaufe seines Weges den Schalter S5 betä- tigt und über ihn ein Signal einerseits an einen Abschaltein¬ gang A' (es kann auch A sein) der Begrenzereinrichtung 11 für den Motor 9 gibt, um dessen Stromzufuhr zu unterbrechen, an¬ dererseits auch die Abbremseinrichtung 15 zum Umschalten des Motors 9 auf Generatorbetrieb bringt.
Die Abbremseinrichtung 15 schaltet nach Art einer monostabi¬ len Kippstufe nach Stillstand des Motors 9, d.h. wenn dieser keinen Strom mehr abgibt, automatisch wieder auf "Motorbe¬ trieb" um, ohne hiezu eines gesonderten Signales zu bedürfen. Beispielsweise kann sie zu diesem Zweck mit einem Selbsthal¬ tekreis ausgestattet sein, der von einem Relais (das von dem Strom des Motors 9 gespeist ist) so lange gehalten wird, bis dieser Strom auf Null abfällt.
Sobald die Bremsung über den Schalter S5 eingeleitet ist, mag sich die Kurbelwelle unter dem Einfluss der Trägheitskräfte noch ein Stück weiterbewegen, obwohl diese Strecke sehr kurz sein kann, insbesondere wenn zusätzlich zur elektrischen Ab¬ bremseinrichtung 15 noch eine mechanische Bremse vorgesehen ist. Wenn der Kurbelzapfen 3 auf einer um die Achse 2 dreh¬ baren Scheibe befestigt ist, so kann an dieser Scheibe eine über den Schalter S5 (oder den Ausgang ny des Zählers 14) ausgelöste Scheibenbremse angreifen, die magnetisch gesteuert ist.
Sicherheitshalber mag der Anschlagfortsatz 23 am Ende seiner Bewegung an einem verstellbaren Anschlag 24 anschlagen, wäh¬ rend gleichzeitig über den Schalter S4 die Drehrichtung umge¬ kehrt wird. Für die Rückwärtsbewegung kann dann in nicht dar¬ gestellter Weise eine gleichartige Anordnung mit zwei Schal¬ tern vorgesehen sein, die den Schaltern S4,S5 entsprechen.
An Stelle eines hin- und hergehenden Drehantriebes kann aber auch ein ebensolcher Linearantrieb, insbesondere mit fluidi- schen (meist hydraulischen) Zylinder-Kolben-Aggregaten 101,101 '; 301 (Fig.3-5) angewandt werden, wobei sich eben¬ falls eine taumelfreie Bewegungscharakteristik ergibt, wenn die beiden Antriebe miteinander synchronisiert werden.
Gemäss Fig.3 sind zwei Kniehebel 229,229' vorgesehen, die je¬ weils aus einem ortsfest in einem Lager 126,126' angelenkten Schenkel 227,227' bestehen. Der bewegliche Werkzeugträger 5 ist mit Hilfe von gestellfesten Führungen 30,30' und Führung¬ säulen 106 mit engen Toleranzen geführt. Die ortsfest ange¬ lenkten Kniehebelschenkel 228,228' sind über ihre Gelenkpunk¬ te 126,126' hinaus zu Zahnsegmenten 151,151 ' verlängert bzw. abgewinkelt und verbreitert, wobei die Zahnsegmente 151,151 ' eine Synchronisierng auch dann sicherstellen, wenn die die Zylinder 101,101 ' mit Hydraulikmedium versorgende, von einem Steuerventil PV (z.B. einem Proportionalventil) herangeführte Steuerleitung 60 geringe Ungleichmässigkeiten aufweisen soll¬ te oder teilweise verstopft wäre.
Wie dargestellt, mündet die Steuerleitung 60 an der der Kol¬ benstange 404 bzw. 404' abgewandten Seite in die Zylinder 101,101 ', doch wäre die Steuerung ebenso an der gegenüberlie¬ genden Seite oder an beiden Seiten möglich. An der jeweils anderen Seite ist ein Anschluss für einen Druckspeicher 200 vorgesehen.
Ein Ausgleichsgewicht 31 , das bei Hochfrequenz-Stanzpressen mit einer Hubfrequenz ab etwa 400 Hübe/min praktisch unent¬ behrlich ist, kann an den Verlängerungen der Schenkel 228,228', d.h. also an den Segmenten 151,151 ', zweckmässig über Lenker 37,37' befestigt sein, ähnlich wie dies auch bei Fig.4 bzw. 5 mit den nach oben reichenden Verlängerungen der ortsfest angelenkten Schenkel der Kniehebel der Fall ist.
Das Steuerventil PV kann von an sich bekannter Bauart sein, und es sind zahlreiche Ventile für solche Zwecke auf dem Markt. Damit lässt sich nicht nur ein gleichmässiger, taumel- freier Bewegungsablauf erzielen, sondern es kann durch Vari¬ ieren der Zuflussmenge an Hydraulikmedium während des Hubes auch die Geschwindigkeit verändert werden, um so eine ge¬ wünschte Gesamtcharakteristik der Bewegung zu erhalten. Dies ist besonders wichtig, wenn glatte Stanzschnittkanten erzielt werden sollen, wofür in der Feinstanztechnik zahlreiche Kop¬ pelgetriebe vorgeschlagen wurden, deren es bei der darge¬ stellten Antriebsausführung gar nicht bedarf.
Es wurde oben mehrfach auf gewisse Nachteile von Schwungrä¬ dern hingewiesen, die üblicherweise bei Stanzmaschinen vorge¬ sehen werden, um für den Stanzschnitt die nötige Energie be¬ reitzustellen. Die Schwungräder waren stets damit begründet, dass dadurch die Antriebe klein gehalten werden können. Die Anwendung des erfindungsgemässen Prinzips erspart eben die Schwungräder, ohne deswegen den Antrieb überdimensionieren zu müssen, was - wegen der damit verbundenen Masse - Nachteile hinsichtlich der zu erreichenden Maximalbeschleunigung dieser Masse zur Folge hätte. Fig.4 und 5 veranschaulichen; wie fluidische Energiespeicher 201,201' noch für diesen Zweck eingesetzt werden können, die einerseits ohne weiteres mit geringer Masse ausgebildet werden können, andererseits auch keiner Kupplung bedürfen.
Die Druckspeicher 201,201 ' besitzen in üblicher Weise druck¬ gasgefüllte Zylinderräume 61 und 62 (Fig.4). Das Gas wird in den Räumen 61 zusammengedrückt und in den Räumen 62 ent¬ spannt, wenn sich die Kolben der Antriebe 101,101 ' von der Mitte in das Innere der Maschine bewegen. Das zusammenge¬ drückte Gas treibt dann die Kniehebel bzw. den Werkzeugträger 5 beim Entspannen in entgegengesetzter Richtung wieder an.
Die Verwendung solcher Energiespeicher 201,201 ' ist nicht auf die Anordnung von fluidischen Antrieben oder von Linearan¬ trieben beschränkt; vielmehr können sie mit Vorteil allgemein auch bei Drehantrieben eingesetzt werden, d.h. sowohl bei An- trieben gemäss den vorher besprochenen Ausführungsbeispielen, als auch bei beliebigen Drehantrieben. Solche Energiespeicher empfehlen sich besonders bei einem Linearantrieb.
Bei drehenden Antrieben bedient man sich deshalb vorteilhaft eines im sogenannten Vierquadrantenbetrieb arbeitenden Elek¬ tromotors.
Es sei ferner erwähnt, dass hier das Gegengewicht 31 ledig¬ lich symbolisch dargestellt ist und an sich natürlich belie¬ big angeordnet werden könnte.
Die oben erläuterte günstigere Anordnung zweier Druckspeicher 201,201 ' ist aus Fig.5 ersichtlich, da es bevorzugt ist, wenn der Antrieb in die Mitte zwischen die beiden Kniehebel 129,129' verlegt ist, um so einen kompakteren Aufbau zu er¬ halten. Bei der Ausführung nach Fig.5 dienen die beiden Druckspeicher 201,201 ' während der Hubbewegung als Antrieb zur Beschleunigung der Massen und zur Aufnah'me von Bremsener¬ gie nach dem Stanzen bis zum Anhalten des Werkzeugträgers 5; doch ist auch ein Steuerantrieb in Form eines Zylinder-Kol¬ ben-Antriebes 301 vorgesehen, der zwischen den beiden Kniehe¬ beln 129,129' angeordnet ist. Seine Aufgabe ist es, an vor¬ wählbaren Haltepunkten die Kolbenbewegung umzukehren, d.h. durch geeignete Steuerung den Hub zu bestimmen. Dieser An¬ trieb 301 besitzt zwar nur eine einzige Kolbenstange 704, doch sind damit zwei Stangen 604,604' durch einen Anlenkbol- zen 63 mechanisch gekoppelt, so dass ein synchroner Antrieb der Zahnsegmente 151,151' von dieser Seite her gesichert ist. Die Zahnsegmente 151,151 ' sichern hier aber zusätzlich die synchrone Bewegung bei der durch die Druckspeicher 201,201' unterstützten Hubbewegung.
Vorzugsweise wird der obere Totpunkt durch das Ausschwenken der Kniehebel nach links und rechts von der gestreckten Stel¬ lung (unterer Totpunkt) erreicht. Im Rahmen der Erfindung sind zahlreiche Kombinationen der be¬ schriebenen Merkmale untereinander sowie mit Merkamlen nach dem Stande der Technik möglich; da jeder Werkzeugträger in Draufsicht im allgemeinen rechteckig ist, können statt zweier Kniehebel beispielsweise auch deren vier vorgesehen sein, die an je einem Eck des Rechteckes bzw. im Bereiche desselben an¬ greifen. Ferner ist es auch im Falle der Fig.3 bis 5 möglich, an Stelle der geradlinigen Führungen bogenförmige Kreuzkopf- führungen vorzusehen. Theoretisch wäre auch eine waagrechte Anordnung der Fuhrungssäulen 6 denkbar, weshalb die in der Beschreibung gebrauchten Ausdrücke "oben" oder "unten" nur relative Bedeutung haben und sich nur auf die Beispiele be¬ ziehen, zumal auch eine invertierte Anordnung ausführbar wäre.
Selbstverständlich ist die in Fig.1 gezeigte Schrittschaltung nur ein Beispiel. Alternativ können Inkrementalgeber an der jeweiligen Welle befestigt und zur Bildung eines Rückmelde- signales benutzt werden. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, Hydromotore für den hin- und hergehenden Antrieb ein¬ zusetzen, wobei durch Einstellung des Druckes auch die Ar¬ beitskraft des Werkzeugträgers eingestellt werden kann. Eben¬ so kann der den Elektromotoren zugeführte Strom zur Einstel¬ lung der Arbeitskraft verstellbar sein.
BEZUGSZEICHENLISTE
Hin und hergehende Antriebe ( 1 01 , 1 01 ' , 201 , 301 ) Achse geometrisch Kurbelzapfen 3 ' Stange (104, 104' , 404, 404 ' , 505, 504 ' , 604, 604 * , 704) Werkzeugträger Führungssäulen Werkzeugträger Werkzeuge Elektromotor Umsteuereinrichtung Begrenzeinrichtung Impulsgeber Taktgenerator Zähler Handbremseinrichtung Torschaltung Justiereinrichtung Hauptschalter Wähleinrichtung Stellung Bügel Justiereinrichtung Anschlagfortsatz Anschlag Kreuzkopf 25 ' Lagerung 26' Kniehebel 29 ' , 129, 129 ' , 229,229' Führung Ausgleichsgewicht Führungssäule Öffnung Führungssäule Ortsfeste Führung Verlängerungsarm 36' 37 Lenker 37 '
60 Steuerleitung
63 Anlenkbolzen 04 Stange 104' 06 Säule 26 Ortsfester Schwenkpunkt 126' 37 Lenker 137' 38 Angriffspunkte 138' 51 Zahnsegmente 151 ' 00 Druckspeicher 202,201 ' 27 Anderer Schenkel 227' 28 Kniehebelschenke! 228 ' , 128, 128 ' , nx Ausgang
R Reseteingang ny Ausang S4 Positionsgeberschaiter
B Klemme
53 Schalter
51 Schalterzunge
52 Schalterzunge
A Abstelleingang A'
54 Begrenzereinrichtung
55 Begrenzereinrichtung α Winkelbereich
PV Ventilanordnung T Kurbeltotp nkt

Claims

P A T E N T A N S P R U E C H E
1. Pressenantrieb für zwei relativ zueinander bewegliche Werk¬ zeugträger (5,7), von denen zumindest einer über wenigstens zwei Kniehebel (29, 29' ; 129, 129 ' ; 229, 229' ) mit je zwei Tot¬ punkten antreibbar ist, auf welche Kniehebel (29, 29 ' ; 129, 129 ' ;229, 229 ' ) je zumindest eine Stange (4; 104, 104' ; 404, 404' ;504, 504' ; 604, 604' , 704) An¬ triebsenergie von je einem Antriebsenergieträger übertragbar ist, wobei der eine Totpunkt der Kniehebel (29, 29 ' ; 129, 129 ' ;229, 229') die grösste Annäherung der beiden relativ zueinander beweglichen Werkzeugträger (5,7) bestimmt, wobei die Kniehebel (29, 29 ' ; 129, 129 ' ; 229, 229 ' ) nach jeweils entgegengesetzten Richtungen ausknicken, und wobei die Antriebsenergieträger miteinander über eine Synchronisieranordnung synchronisiert sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsenergieträger einen Energiespeicher umfassen, der zur Beschleunigung der Massen eine gespeicherte Energie abgibt, bzw. sie dem Energiever¬ sorgungsnetz entnimmt und beim Abbremsen der Massen die Bremsenergie speichert bzw. dem Energieversorgungsnetz wieder zuführt (z.B. Vierquadrantenbetrieb).
2. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Energiespeicher einen Druckspeicher (200;201 , 201 ' ) umfasst.
(Fig.3,-4;5)
3. Antrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsenergieträger einen hin- und hergehenden Antrieb (1 ;101 ,101 ' ;301 ) umfassen.
4. Antrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Antrieb (1 ; 102) jeweils eine Welle aufweist, die - durch min¬ destens eine, vorzugsweise zwei, Begrenzereinrichtung(en) (11,bzw. S4,S5) abwechselnd nur in der einen oder anderen 4. Antrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Antrieb (1;102) jeweils eine Welle aufweist, die - durch min¬ destens eine, vorzugsweise zwei, Begrenzereinrichtung(en) (11, bzw.S4,S5) abwechselnd nur in der einen oder anderen Richtung über einen vorbestimmten Winkelbereich (α) zu beiden Seiten des der grössten Annäherung der Werkzeugträger (5,7) entsprechenden Totpunktes - drehbar ist, wobei der Begrenzereinrichtung (11 ,bzw.S4,S5) vorzugsweise eine Justiereinrichtung (17, bzw.22) zugeordnet ist, und wo¬ bei die Begrenzereinrichtung (11, bzw.S4,S5) gegebenenfalls eine insbesondere elektrische und/oder mechanische Abbrems¬ einrichtung (15) aufweist. (Fig.1)
5. Antrieb nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass er durch wenigstens einen umkehrbaren - insbesondere synchro¬ nen oder asynchronen - Elektromotor (9) gebildet ist, der einen Läufer mit impulsabhängiger Stellung und einen Impulsgeber (12) aufweist, dem vorzugsweise eine
Umsteuereinrichtung (10) für die Drehrichtung zugeordnet ist.
6. Antrieb nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Impulsgeber (12) eine Justiereinrichtung (17) zur Veränderung der I pulszahl und vorzugsweise einen Zähler (14) aufweist, dem zweckmässig ein Taktgenerator (13) vorgeschaltet ist.
7. Antrieb nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Umsteuereinrichtung (10) eine Umschalteinrichtung zum Umschalten des Elektromotors (9) auf Generatorbetrieb für dessen Abbremsung aufweist, wobei an die Umschalteinrichtung bevorzugt eine Wähleinrichtung (19) für wahlweise Drehung in nur eine Richtung jeweils über volle 360 ° angeschlossen ist (Fig.1).
8. Antrieb nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass - dem Druckspeicher (200;201 , 201 ' ) zugeordnet - wenigstens ein drehumkehrbarer Hydromotor oder ein fluidisch, insbe¬ sondere hydraulisches Zylinder-Kolben-Aggregat (101,101 ';301 ) vorgesehen ist, der oder das über wenigstens eine Ventilan¬ ordnung (PV) steuerbar ist. (Fig.3; 4;5)
9. Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge¬ kennzeichnet, dass der Antriebsenergieträger bzw. der Antrieb (101 , 101 ' ; 102;301 ) in der Mitte zwischen zwei Kniehebeln (29, 29* ;129,129' ;229,229' ) angeordnet ist. (Fig.2;3;5)
10. Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge¬ kennzeichnet, dass die Kniegelenkpunkte der beiden symme¬ trisch angeordneten Kniehebel (29,29') mittels Kreuzköpfen (25,25' ) geführt sind, an denen der Energiespeicher angreift. (Fig.2)
11. Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge¬ kennzeichnet, dass die Kniehebel (129, 129 ' ; 229, 229 ' ) in einem Bereich eines Kniehebelschenkels ( 128, 128 '•; 228, 228 ' ) im we¬ sentlichen ortsfest gelagert und«über das freie Ende des an¬ deren Schenkels (127, 127 ' ; 227, 227 ' ) mit einem der beiden Werkzeugträger (5) verbunden sind, und dass wenigstens eines der folgenden Merkmale verwirklicht ist:
a) der im wesentlichen ortsfest angelenkte Schenkel (128, 128 ' ; 228, 228' ) ist über seinen ortsfesten Schwenkpunkt (126,126') verlängert und greift an einem, entlang einer insbesondere vertikalen Geradführung, z.B. einer Führungs¬ säule (32), bewegbaren Ausgleichsgewicht (31) an, zweck¬ mässig über einen Lenker (37, 37' ; 137, 137 ' ) ;
b) die ortsfest gelagerten Kniehebelschenkel (228,228' ) sind mit einem gemeinsamen Ausgleichsgewicht (31) verbunden, wobei die Angriffspunkte (138,138') der Kniehebel (129,
• 129 ' ;229, 229 ' ) symmetrisch zu dessen Schwerpunkt liegen; c) die ortsfesten Lager (126,126') und die Antriebsenergie¬ träger bzw. Antriebe (101 , 101 ' ;301 ) sind an einem gemein¬ samen, mittels einer Versteileinrichtung zum Einstellen der grössten Annäherung der beiden Werkzeugträger (5) - in deren Bewegungsrichtung - verstellbaren Rahmen angeordnet. (Fig.3;4;5)
12. Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit als
Pleuelstangen ausgebildeten Stangen (104,104') an einem Dreh¬ antrieb (102) und einer oder zwei Kurbel- oder Exzenter- welle(n), dadurch gekennzeichnet, dass die Stangen (104,104') einander übergreifend, axial versetzt und symmetrisch zu einer durch die Kurbel- oder Exzenterwelle(n) des Drehan¬ triebes (102) verlaufenden Ebene angeordnet sind, wobei sie vorzugsweise jeweils mit der dem jeweiligen Knie¬ hebel (29,29') abgewandten Kurbel- bzw. Exzenterwelle ver¬ bunden sind, von denen wenigstens eine, insbesondere aber beide, unmittelbar als - vorzugsweise schwungscheibenlose - Motorwelle(n) , zweckmässig eines Hydro- oder Elektromotors (9), ausgebildet ist, bzw. sind. (Fig.2)
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