EP0648596A1 - Presse, insbesondere schnellaufende Schneidpresse - Google Patents

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EP0648596A1
EP0648596A1 EP94115982A EP94115982A EP0648596A1 EP 0648596 A1 EP0648596 A1 EP 0648596A1 EP 94115982 A EP94115982 A EP 94115982A EP 94115982 A EP94115982 A EP 94115982A EP 0648596 A1 EP0648596 A1 EP 0648596A1
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masses
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Hartmut Dexling
Gerhard Remmler
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L Schuler GmbH
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L Schuler GmbH
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B15/00—Details of, or accessories for, presses; Auxiliary measures in connection with pressing
    • B30B15/0064—Counterbalancing means for movable press elements

Definitions

  • the invention relates to a press, in particular a high-speed cutting press according to the preamble of claim 1.
  • Balance weights serve as masses for balancing rotating mass forces during the operation of the press, for balancing oscillating and the like mass forces.
  • Presses of the generic type are known from DE 25 34 628 A1 and EP 0 546 265 with mass balancing mounted above the main drive shaft.
  • the second mass, formed by the respective press ram, is connected to the balancing mass by means of long, massive adjusting means. Dynamic mass force compensation of both masses with adaptation of the mass dynamics over the total stroke number range is not provided.
  • the object of the invention is to keep the vibrations occurring with increasing strokes and under the action of the cutting forces in presses of the generic type and thus increasing and thus reducing the load on the press and tool low.
  • the linearly moving masses are to be balanced with a synchronously adjustable counter mass, the plunger and counter mass being arranged closely above one another.
  • the lever system between the plunger and counter mass has a linear elastic behavior. There are favorable transmission angles between the two masses for each crank angle. This type of coupling of the masses allows the mass inertia of the counter mass to be fully used during the cutting process.
  • the frame of the press is largely kept free of mass forces. Coupling the bearing points of the compensation system for the plunger and counter mass in pairs leads to a short-circuiting of the bearing reactions on short paths.
  • Other components can be used. For example, it is possible to replace plain bearings with rolling bearings.
  • the product of stroke times mass can be at least approximately the same for both masses by choosing the leverage ratio.
  • the spring system can be used equally for both masses.
  • a further advantage here is that the adjustability of the spring constant compensates for the effects of a change in the number of strokes and that of the change in stroke.
  • the principle which works across the entire stroke rate range, relieves the drive of inertial forces.
  • the cutting energy is essentially taken from the kinetic energy of the ram and counterweights.
  • FIG. 1 The basic principle for adjusting the spring constants for use in high-speed presses according to FIG. 1 shows a linear spring 1, for example a torsion bar spring made from tempered steel or from a Cr-Ni-Mo alloy steel, which is press-fixed in the fixed point 2 and in a press-bearing-side pivot bearing 3 is stored.
  • a handlebar lever 4 is rigidly connected to the torsion bar spring 1 and can be acted upon by a tab 6 at an articulation point 5.
  • the flap 6 is articulated at the other end in a pivot point 7 by a lever 8.
  • this is to be regarded as a pivot point in the area close to the spring.
  • the lever 8 is mounted at the other end in its region close to the tappet in a pivot point 9.
  • the lever 8 is also mounted in a bearing 11 which can be moved manually or by a motor in the press frame 10 in the direction of the extent of the lever 8.
  • the bearing 11 is movable up to the area near the spring, articulation point 7, so that the lever length L2 of the lever 8 becomes zero and there are no deflection movements of the torsion bar spring 1 despite the movement of the articulation point 9 by the movement of the plunger 12.
  • Such a lever system enables the spring constants (ct) of the torsion bar spring to be adjusted even during operation of the press, for example when adjusting the stroke rate.
  • the spring constant (ct) of the torsion bar spring 1 gives the moment (Mt) acting in the end part 13 of the torsion bar spring 1.
  • the retroactive force (F) acting on the tappet 12 thus results from the moment divided by the product of Lh times i, where Lh corresponds to the length of the handlebar lever 4 connected to the torsion bar spring 1.
  • Fig. 2 shows a high-speed press with the press frame 10 and here four (times two) in fixed points 2 and pivot bearing points with 3 torsion bar springs 1.
  • the plunger 12 is only partially recognizable.
  • FIGs. 3A to 3C different possibilities for an adjustable articulation of the torsion bar spring 1 are shown.
  • a handlebar lever 4 is rigidly attached to the torsion bar spring 1 and is articulated in FIG. 3A via a tab 6 with a lever 8 is.
  • the lever 8 is articulated at the other end of the plunger 12.
  • the lever bearing point 11 is formed by a bearing which is adjustable in the longitudinal extent of the lever 8 in the press frame 10 and which has measures for pivoting the lever 8 therein.
  • Fig. 3B the handlebar lever 4 is pivotally connected directly to the lever 8. At the other end, the lever 8 is pivotally articulated on the plunger 12 via a tab 6.
  • 3C shows the possibility of the extended arrangement of the handlebar lever 4, lever 8 and bracket 6, the movement of the plunger 12 causing a deflection movement of the handlebar lever 4.
  • Lever 8 and the tab 6 slidably mounted therein remain aligned.
  • FIG. 4 could represent a section through the press shown in FIG. 2 in the area of the movement tapping on the tappet 12 for the articulation of four times two torsion bar springs 1.
  • the arrangements of the handlebar lever 4, lever 8 and bracket 6 correspond to those of FIG. 3B.
  • the adjustability of the bearings for the respective lever bearing point 11 of the levers 8 is carried out jointly via a motor-driven shaft 14, a worm wheel 16 placed on a spindle 15 provided with a right-left thread and threaded parts 17 in the displaceable backdrops 18 forming the bearing points 11.
  • the high-speed press with the press frame 10 in FIG. 5 has a plunger 19, the counter mass 20, a crank drive 21 articulated to a counter mass 20 and linear springs 2 fastened in fixed points 2 according to FIG. 4 to the balancing mass or counter mass 20 and plunger 19 second masses are guided linearly below the crank drive 21 to the press frame 10 and connected to one another via one or more link systems 22 with a pivot point 23 fixed to the frame and a link 24 mounted rotatably therein.
  • Each of the links 24 is in adjustable eccentric bearings 25 on the plunger 19 and stored in adjustable eccentric bearings 26 on the counterweights 20.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Press Drives And Press Lines (AREA)

Abstract

Bei einer schnellaufenden Schneidpresse mit Ausgleichs- bzw. Gegenmassen (20) sollten Stößel (19) und Ausgleichsmasse (20) eng übereinander angeordnet sein. Hierfür sind Ausgleichsmasse (20) und Stößel (19) unterhalb des Pressenantriebs (21) angeordnet und untereinander durch ein kurzhebeliges Lenkersystem (22) verbunden. Um darüber hinaus die Eigenfrequenz einer schnellaufenden Schneidpresse über deren Hubzahlbereich variabel gestalten zu können, ist zumindest eine parallel zum Kurbeltrieb - zwischen Pressengestell (10) und Stößel (12) liegende lineare Feder (1) vorgesehen, deren einer Endteil (13) über einen Hebel (8) mit dem Stößel (12) und deren anderer Endteil in einem Festpunkt (2) mit dem Pressengestell (10) verbunden ist, wobei der Hebel (8) zweiarmig ausgeführt und in einem Hebellagerpunkt (11) gelagert ist und der Hebellagerpunkt (11) in dem Pressengestell (10) in Erstreckung des Hebels (8) verschiebbar ist. <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Presse, insbesondere eine schnellaufende Schneidpresse nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Ausgleichsgewichte als Massen dienen u.a. zum Ausgleichen rotierender Massenkräfte während des Betriebs der Presse, zum Ausgleichen oszillierender und dgl. Massenkräfte.
  • Es treten mit Hubzahlerhöhung und als Folge von Schneidkräften Schwingungen auf die einen nicht unwesentlichen Anteil an der Belastung von Presse und Werkzeug darstellen. Die wirtschaftliche Fertigung von Stanzteilen auf Schneidpressen und sog. Schnelläuferpressen wird jedoch beeinflußt von der Hubzahl, wie auch von der Standzeit bzw. -menge des Werkzeugs. Die Erhöhung der Hubzahlen bewirkt insgesamt ein Anwachsen der Massenkräfte. Darüber hinaus sind Massenausgleichsmaßnahmen zur Gewährleistung der Standsicherheit der Presse erforderlich, ohne daß jedoch die inneren Belastungen der Presse hierdurch reduziert werden könnten. Durch die Vergrößerung der bewegten Massen und demzufolge der Steigerung der Massenkräfte werden die inneren Belastungen wesentlich erhöht. Mit höherer Hubzahl steigt die Eintauchtiefe und der Werkzeugverschleiß nimmt zu. Das Antriebssystem des Stößels ist bei höheren Hubzahlen infolge Reibverlusten und Verschleiß höher belastet. Von daher ist eine Erhöhung der Hubzahlen fuhr diese wirtschaftliche Fertigung nur sinnvoll, wenn der Wirkungsgrad der Presse und die Werkzeugstandzeiten zumindest gehalten werden.
  • Aus der DE 25 34 628 A1 und der EP 0 546 265 sind Pressen gattungsbildender Art bekannt mit oberhalb der Hauptantriebswelle gelagertem Massenausgleich. Die zweite Masse, gebildet durch den jeweiligen Pressenstößel, ist über lang ausgeführte und massereiche Stellmittel mit der Ausgleichsmasse verbunden. Eine dynamische Massenkraftkompensation beider Massen mit Anpassung der Massendynamik über den Gesamthubzahlbereich ist nicht vorgesehen.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, die mit ansteigenden Hubzahlen und unter der Einwirkung der Schneidkräfte bei Pressen gattungsgemäßer Art auftretenden und sich vergrößernden Schwingungen und damit die Belastung von Presse und Werkzeug gering zu halten bzw. zu verringern. Hierbei soll der Ausgleich der linear bewegten Massen mit einer synchron verstellbaren Gegenmasse erfolgen, wobei Stößel und Gegenmasse eng übereinander anzuordnen sind.
  • Diese Aufgabe ist gelöst bei einer Presse gattungsbildender Art durch die den Anspruch 1 kennzeichnenden Merkmale.
  • Die Kennzeichen der weiteren Ansprüche stellen bevorzugte und für sich erfinderische Ausgestaltungen dar.
  • Es sind sowohl Querwellen, als auch Längswellenanordnungen möglich. Das Hebelsystem zwischen Stößel und Gegenmasse hat ein linear elastisches Verhalten. Es liegen für jeden Kurbelwinkel günstige Übertragungswinkel zwischen beiden Massen vor. Durch diese Art der Kopplung der Massen läßt sich die Massenträgheit der Gegenmasse beim Schneidvorgang voll nutzen. Das Gestell der Presse wird von Massenkräften weitgehend freigehalten. Die paarweise Kopplung von Lagerstellen des Kompensationssystems für Stößel und Gegenmasse führt zu einem Kurzschließen der Lagerreaktionen bei kleinen Wegen. Es können andere Bauelemente zum Einsatz kommen. Beispielsweise ist es möglich, Gleitlager durch Wälzlager zu ersetzen. Das Produkt aus Hub mal Masse kann durch Wahl des Hebelverhältnisses für beide Massen zumindest annähernd gleich sein. Das Federsystem ist für beide Massen gleichermaßen einsetzbar.
  • Von weiterem Vorteil ist hierbei, daß mit der Verstellbarkeit der Federkonstanten sich die Einflüsse bei geänderter Hubzahl als auch die der Hubänderung kompensieren. Das über den gesamten Hubzahlbereich wirkende Prinzip entlastet den Antrieb von Massenkräften. Die Schneidenergie wird im wesentlichen der Bewegungsenergie von Stößel und Gegenmassen entnommen.
  • Anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung soll im folgenden die Erfindung näher erläutert werden.
  • Dabei zeigen:
    • Fig. 1
    skizzenartig die Veränderung der Federkonstanten eines Drehstabes durch eine verstellbare Anlenkung,
    Fig. 2
    eine schnellaufende Presse mit am Pressengestell angebrachten Drehstabfedern,
    Fign. 3A bis 3C
    verschiedene Ausgestaltungen verstellbarer Anlenkungen von Drehstabfedern,
    Fig. 4
    die Anlenkanordnung von vier Drehstabfedern und
    Fig. 5
    eine schnellaufende Presse mit Massenausgleich und Massenkraftkompensation.
  • Das grundsätzliche Prinzip zur Verstellung der Federkonstanten zur Anwendung in schnellaufenden Pressen gemäß Fig. 1 zeigt eine lineare Feder 1, beispielsweise eine Drehstabfeder aus einem Vergütungsstahl oder aus einem Cr-Ni-Mo legierten Stahl, die in dem Festpunkt 2 pressenfest und in einem pressengestellseitigen Drehlager 3 gelagert ist. Mit der Drehstabfeder 1 ist ein Lenkerhebel 4 starr verbunden, der in einem Anlenkpunkt 5 von einer Lasche 6 beaufschlagbar ist. Die Lasche 6 ist anderenendes in einem Anlenkpunkt 7 von einem Hebel 8 angelenkt. Mit Bezug auf die Drehstabfeder 1 und den Hebel 8 ist dieser als Anlenkpunkt im federnahen Bereich anzusehen. Der Hebel 8 ist anderenendes in seinem stößelnahen Bereich in einem Anlenkpunkt 9 gelagert. Der Hebel 8 ist zudem in einem im Pressengestell 10 in Richtung der Erstreckung des Hebels 8 manuell oder motoriell verschiebbaren Lager 11 gelagert. Das Lager 11 ist bis in den federnahen Bereich, Anlenkpunkt 7, beweglich, so daß die Hebellänge L2 des Hebels 8 zu Null wird und keine Auslenkbewegungen der Drehstabfeder 1 trotz Bewegung des Anlenkpunktes 9 durch die Bewegung des Stößels 12 erfolgt. Ein solches Hebelsystem ermöglicht die Verstellbarkeit der Federkonstanten (ct) der Drehstabfeder auch während des Betriebs der Presse, z.B. bei Hubzahlanpassung. Wird der Anlenkpunkt 9 mit der Bewegung des Stößels 12 um einen Betrag x ausgelenkt, wird über den in dem Hebellagerpunkt, Lager 11, gelagerten Hebel 8 mit dem Hebelverhältnis i = L2/L1
    Figure imgb0001
     und der Lasche 6 die Drehstabfeder 1 um den Winkel Alpha (α) verdreht. Mit der Federkonstanten (ct) der Drehstabfeder 1 ergibt sich das in dem Endteil 13 der Drehstabfeder 1 wirkende Moment (Mt). Die rückwirkende, auf den Stößel 12 wirkende Kraft (F), ergibt sich somit aus dem Moment dividiert durch das Produkt aus Lh mal i, wobei Lh der Länge des an die Drehstabfeder 1 angebundenen Lenkerhebels 4 entspricht. Durch Verschieben des Hebellagerpunktes, Lager 11, läßt sich so die Federkonstante (ct) der Drehstabfeder 1 verändern. Die Verstellung des Lagers 11 bis in den Anlenkpunkt 7 ermöglicht ein Abschalten des Kompensationssystems.
  • Zur allgemeinen Orientierung zeigt Fig. 2 eine schnellaufende Presse mit dem Pressengestell 10 und hier vier (mal zwei) in Festpunkten 2 und Dreh-Lagerstellen bei 3 gelagerten Drehstabfedern 1. Der Stößel 12 ist nur teilweise zu erkennen.
  • In den Fign. 3A bis 3C sind verschiedene Möglichkeiten für eine verstellbare Anlenkung der Drehstabfeder 1 gezeigt. An den Drehstabfeder 1 ist jeweils ein Lenkerhebel 4 starr befestigt, der in Fig. 3A über eine Lasche 6 mit einem Hebel 8 gelenkig verbunden ist. Der Hebel 8 ist anderenendes am Stößel 12 gelenkig angeschlossen. Der Hebellagerpunkt 11 wird gebildet durch ein in Längserstreckung des Hebels 8 im Pressengestell 10 verstellbaren Lager mit Maßnahmen zur Schwenkbarkeit des Hebels 8 in diesem.
  • In Fig. 3B ist der Lenkerhebel 4 direkt an den Hebel 8 schwenkbar angelenkt. Anderenendes ist der Hebel 8 über eine Lasche 6 an dem Stößel 12 schwenkbeweglich angelenkt.
  • Fig. 3C zeigt die Möglichkeit der gestreckten Anordnung von Lenkerhebel 4, Hebel 8 und Lasche 6, wobei die Bewegung des Stößels 12 eine Auslenkbewegung des Lenkerhebels 4 bewirkt. Hebel 8 und die in diesem verschiebbar gelagerte Lasche 6 bleiben zueinander fluchtend ausgerichtet.
  • Fig. 4 könnte einen Schnitt durch die in Fig. 2 gezeigte Presse darstellen im Bereich des Bewegungsabgriffs am Stößel 12 für die Anlenkung von vier mal zwei Drehstabfedern 1. Die Anordnungen von Lenkerhebel 4, Hebel 8 und Lasche 6 entsprechen denen der Fig. 3B. Die Verstellbarkeit der Lager für den jeweiligen Hebellagerpunkt 11 der Hebel 8 erfolgt gemeinsam über eine motorgetriebene Welle 14, einem auf einer mit Rechts-Links-Gewinde versehenen Spindel 15 aufgesetzten Schneckenrad 16 und Gewindeteilen 17 in den die Lagerpunkte 11 bildenden verschiebbaren Kulissen 18.
  • Die schnellaufende Presse mit dem Pressengestell 10 in Fig. 5 weist einen Stößel 19, die Gegenmasse 20, einen an eine Gegenmasse 20 angelenkten Kurbelantrieb 21 und in Festpunkten 2 befestigte lineare Federn 2 gemäß Fig. 4 auf Ausgleichsmasse bzw. Gegenmasse 20 und Stößel 19 als zweite Masse sind unterhalb des Kurbelantriebs 21 linear zu dem Pressengestell 10 geführt und über einen oder mehrere Lenkersysteme 22 untereinander verbunden mit mit einem gestellfesten Drehpunkt 23 und einem in diesem drehbeweglich gelagerten Lenker 24. Jeder der Lenker 24 ist in verstellbaren Exzenterlagern 25 am Stößel 19 und in verstellbaren Exzenterlagern 26 an der Gegenmassen 20 gelagert. Die getrennte Einstellung in den Exzentern 25 und 26 ermöglicht eine Auslegung des Massenausgleichs nach der Formel m1 mal r1 = m2 mal r2
    Figure imgb0002
     , wobei m1 bzw. m2 die jeweilige Masse von Stößel 19 bzw. Gegenmasse 20, r1 bzw. r2 das Verhältnis der Hübe der Massen m1, m2 darstellt.

Claims (8)

  1. Presse, insbesondere schnellaufende Schneidpresse mit zwei vermittels Pressenantrieb (21) bewegten Massen (19, 20), von denen eine erste Masse (19) die Funktion des Stößels übernimmt und die zweite Masse (20) dem Massenausgleich dient, und beide Massen (19, 20) untereinander wirkverbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die als Ausgleichsmasse füngierende zweite Masse (20) und die erste Masse (19) unterhalb des Pressenantriebs (21) angeordnet sind.
  2. Presse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beide Massen (19, 20) in dem Pressengestell linear geführt sind.
  3. Presse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Masse (20) gegenüber dem Pressengestell mit einem herkömmlichen Kurbelantrieb (21) bewegbar ist.
  4. Presse nach einem oder mehreren der zuvor angeführten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Masse (20) vermittels zumindest eines im Pressengestell gelagerten, doppelseitigen Hebels (24) mit der ersten Masse (19) wirkverbunden ist.
  5. Presse nach einem oder mehreren der zuvor angeführten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Masse (19) und zweite Masse (20) durch ein spiegelsymmetrisches Hebelsystem (Lenkersystem 22) untereinander verbunden sind.
  6. Presse nach einem oder mehreren der zuvor angeführten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß beide Massen (19, 20) vermittels eines Federsystems (1, 2, 3, 4) mit dem Pressengestell verbunden sind, daß parallel zum Kurbeltrieb (21) zwischen Pressengestell und der einzelnen Masse (19, 20) gebildet ist.
  7. Presse nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch zumindest eine jeder der beiden Massen (19, 20) zugeordneten linearen Federn (1), deren einer Endteil (13) über einen Hebel (8) mit einer Masse (12, 20, 21) und deren anderer Endteil in einem Festpunkt (2) mit dem Pressengestell verbunden ist und der Hebel (8) zweiarmig ausgeführt und in einem Hebellagerpunkt (11) gelagert ist, der in dem Pressengestell (10) in Erstreckung des Hebels (8) verschiebbar ist.
  8. Presse nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die lineare Feder (1) ein Drehstab mit Lenkerhebel (4) ist.
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DE59406604D1 (de) 1998-09-10
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EP0648596B1 (de) 1998-08-05

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