CH641724A5

CH641724A5 - Mechanische presse.

Info

Publication number: CH641724A5
Application number: CH414779A
Authority: CH
Inventors: Alexander Petrov
Original assignee: Vmei Lenin Centar Robotika
Priority date: 1978-05-05
Filing date: 1979-05-03
Publication date: 1984-03-15
Also published as: CS245701B1; SU1097506A1; JPS5514191A; BG27606A1; DD161148A3; DE2918074A1; US4343175A

Description

Die Erfindung betrifft eine mechanische Presse, die Motoren, ein Getriebe, das mit den Motoren gekoppelt ist, eine Kurvenscheibe, die mit dem Getriebe gekoppelt ist, und eine Steuerschaltung für die Motoren enthält.

Es sind mechanische Pressen bekannt, die ein Schwungrad als Energiespeicher enthalten, das über eine Kupplung mit der Antriebswelle verbunden ist. Die Antriebswelle ist über Exzenter-, Nocken- oder Kniehebelmechanismus mit einem Werkzeugschlitten verbunden.

Diese Pressen haben den Nachteil, dass nur ein sehr kleiner Teil der vom Schwungrad gespeicherten Energie genutzt wird und dass diese Energie nur während einer sehr kurzen Zeit zwischen den Schlägen freigegeben wird. Dies führt zu einer Verschlechterung der Qualität der bearbeiteten Oberflächen. Ausserdem treten bei der plastischen Verformung starker Lärm und starke Vibrationen auf.

Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass falls die Arbeitswelle mit dem Werkzeugschlitten mittels Exzenteroder Kniehebelmechanismus verbunden ist, die maximale Kraft erst am Ende des Hubs erreicht wird. Dadurch wird die Presse störanfälliger, und' ausserdem müssen' die Werkzeuge mehr als erforderlich geöffnet werden. Dies führt zu einem intensiven Verschleiss infolge Reibung und Erwärmung, einer schlechteren Führung der beweglichen Teile der Werkzeuge, einem Stumpfwerden ihrer Schnittkanten, einer Erhöhung der Werkzeugkosten und einer Begrenzung des Schnellgangs und der Produktivität, und erscheint anderseits als Ursache für häufige Produktionsunterbrüche. Falls die Arbeitswelle mit dem Werkzeugschlitten mittels Nokkenmechanismus verbunden ist, so ist diese Presse nicht universal anwendbar und kann nur zur Bearbeitung von Werkstücken verwendet werden, für die der Nocken ausgebildet ist, und dies nur bei kleinen Kräften.

Eins weiterer Nachteil ist darin zu sehen, dass die Abmessungen und die Masse durch das Schwungrad, die Kupplung und die Bremse grösser werden, wodurch der Preis für die Presse höher liegt. Da die Kupplung und die Bremse auf der Welle, die das maximale Drehmoment überträgt, montiert sind, treten oft Fehler, wie selbständige Einschaltungen, u.a., auf.

Es sind verschiedene Konstruktionen von hydraulischen Pressen bekannt, die im Vergleich zu mechanischen Pressen mit gleich grosser Presskraft viel teurer, langsamer und komplizierter sind. Die hydraulischen Pressen enthalten eine grössere Anzahl von komplizierten Einrichtungen, die eine sehr gute Wartung erfordern, insbesondere bei den Dichtungen.

Ziel der Erfindung ist es, eine mechanische Presse zu schaffen, die die angegebenen Nachteile nicht aufweist.

Dieses Ziel wird erfindungsgemäss durch die Kennzeichnung des Anspruchs 1 erreicht.

Der Vorteil der erfindungsgemässen Presse liegt darin, dass der Leistungsfaktor verbessert wird, da die Motoren beim Leergang nicht in Betrieb sind und infolge des verkürzten Hubs des Werkzeugs sein Verschleiss kleiner ist, und dass sich die Zugabe beim Schmieden im geschlossenen Gesenk erübrigt, da das Werkzeug dicht geschlossen werden kann, was in Verbindung mit der Bearbeitung zu einer Verbesserung der Qualität der Oberflächen führt.

Es ist von Vorteil, wenn die Steuerfläche der Kurvenscheibe einen ersten Abschnitt zum Speichern von Energie im elastisch verformbaren Glied, einen zweiten Abschnitt zum Aus- und Einschalten der Motoren und einen dritten Abschnitt zur Abgabe der gespeicherten Energie aufweist, um ein.'Werkstück zu bearbeiten, wenn das elastisch verformbare Glied eine Stange oder eine Feder ist und dass Mittel zum Einstellen derselben vorgesehen sind'.

Es ist zweckmässig, wenn die Mittel Schrauben oder Keilverbindungen sind und dass eine Hilfsfed'er zum Öffnen des Werkzeugschlittens vorgesehen ist.

Es ist ferner von Vorteil, wenn ein Vervielfacher-Hebel vorgesehen ist, wobei die Kurvenscheibe über die Rolle mit dem Vervielfacher-Hebel in Kontakt steht, der einerseits mit dem elastisch verformbaren Glied und andererseits mit dem Werkzeugschlitten verbunden ist und wenn das elastisch verformbare Glied eine Stange oder eine Feder ist und dass Mittel zum Einstellen derselben vorgesehen sind.

Die Erfindung soll nachstehend an Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.

Es zeigen:

Fig. 1: das kinetische Diagramm einer einfach wirkenden mechanischen Presse;

Fig. 2: ein Ausführungsbeispiel des elastisch verformbaren Glieds, kombiniert mit einem Vervielfacher-Hebel, wobei sie anstelle eines Gelenkes an einer Konsole gestützt sind;

Fig. 3r das kinetische Diagramm einer einfach wirkenden Presse mit elastisch verformbarem Glied in Form einer Feder und einer Einheit zum Regulieren d'er gespeicherten Energie;

Fig. 4: das kinetische Diagramm einer doppelt wirkenden Presse mit einer äusseren und inneren Kurvenscheibe, einem elastisch verformbaren Glied in Form einer auf Zug

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belasteten Stange und einem zweiten Glied in Form einer auf Druck belasteten Tellerfeder.

Die mechanische Presse weist zwei regulierbare Elektromotoren 1 niedriger Trägheit auf, die durch eine Steuerschaltung 2 nach einem Programm und durch Rückkopplung mit Umformelementen für kinematische, Kraft- und energetische Parameter gesteuert werden. Die Motoren sind mit einem Schneckengetriebe 3 (Fig. 1) oder einen Wellengetriebe 3 (Fig. 3) gekoppelt. Auf der Abtriebswelle ist eine Kurvenscheibe 4 montiert, an deren Steuerfläche ein Vervielfacher-Hebel 8 anliegt, der einerseits mit einem elastisch verformbaren Glied 6, und andererseits mit einem Werkzeugschlitten 10, auf dem das Werkzeug 12 angeordnet ist, in Verbindung steht. Das elastisch verformbare Glied 6 ist mit Mitteln 7 versehen, um den Bereich seiner elastischen Verformung, d.h. die speicherbare potentielle Energie einzustellen. Diese Mittel sind Schrauben. Es kann eine weiche Hilfsfeder (nicht dargestellt) vorgesehen werden, um den Werkzeugschlitten 10 zusätzlich zu öffnen. Das elastisch verformbare Glied 6 ist über eine Rolle 5 direkt mit der Kurvenscheibe 4 (Fig. 3) oder über den Vervielfacher-Hebel 8 (Fig. 1 und 4) mit der Kurvenscheibe 4 gekoppelt oder ist mit dem Vervielfacher-Hebel kombiniert, der an einer gemeinsamen elastischen Stützkonsole 13 abgestützt ist (Fig. 2). Ist der Vervielfacher-Hebel 8 als separates Element ausgebildet, ist er an einem Gelenk 9 abgestützt und ist der Einwirkung der Kräfte seitens der Rolle 5, des elastisch verfoimbaren Gliedes 6 und des Werkzeugschlittens 10 ausgesetzt. Das Paar Nocken 4 — Rolle 5 ist selbststoppend.

Gemäss Fig. 4 ist das Werkzeug 12 auch mit einem gegenüberliegenden Werkzeugschlitten 10a gekoppelt, der durch einen Vervielfacher-Hebel 8a betätigt wird. Dieser Hebel 8a ist an einem Gelenk 9a abgestützt. Die Presse weist ferner eine Kurvenscheibe 4a, eine Rolle 5a und ein elastisch verformbares Glied 6a auf, das z.B. eine Tellerfeder ist. Ferner sind Mittel 7a vorgesehen, um die Tellerfeder einzustellen.

Die Wirkungsweise der Presse ist wie folgt:

Die Presse ist in der Ausgangsstellung, wenn die Rolle 5 an der Kurvenscheibe 4 in einem Steuerflächenabschnitt für das Aus- und Einschalten der Motoren 1 anliegt, wobei das elastisch verformbare Glied 6 maximal verformt ist, die Motoren ausgeschaltet sind, und das zu bearbeitende Material zugeführt ist.

Nach dem Einschalten der Motoren 1 wird die Rolle 5 auf einem Steuerflächenabschnitt mit konstantem Radius abrollen^ wobei das Glied 6 im verformten konstanten Zustand verbleibt. Beim Erreichen des Steuerflächenabschnittes zur Abgabe der gespeicherten Energie, dessen Radius abnehmend ist, wird die gespeicherte Energie mittels dem auf Werkeugschlitten 10 befestigten Werkzeug 12 auf das Werkstück übertragen, wobei die Reaktion der Rolle 5 auf der Steuerfläche der Kurvenscheibe 4 zur Beschleunigung der Motoren beiträgt. Die Abgabe der Energie durch das elastisch verformbare Glied 6 wird bezüglich der gesamten Zyklusdauer verlängert und erfolgt durch die Steuerfläche der Kurvenscheibe 4 und durch das Anlegen einer durch die Schaltung 2 bestimmten höheren Spannung an die Motoren. Nach der Energieabgabe wird das Werkzeug 12 vollständig geschlossen, wie in Fig. 1 dargestellt. Anschliessend wird wieder Energie im elastisch verformbaren Glied 6 gespeichert, das Werkzeug 12 das Werkstück 11 freigegeben und die Motoren laufen unter den gewünschten Bedingungen, d.h. bei konstantem Drehmoment und Drehzahl, die hauptsächlich durch die Steuerfläche der Kurvenscheibe

4 und eventuell durch die Schaltung 2 bestimmt werden, unabhängig davon, ob mit der stärkeren Verformung des elastisch verformbaren Gliedes 6 die dazu erforderliche Kraft anwächst.

Die Menge der gespeicherten und ausgetauschten Energie kann den Werkstücken entsprechend durch die Mittel 7 eingestellt werden, und zwar sowohl in bezug auf die Vorspannung des elastisch verformbaren Gliedes 6, als auch in bezug auf den Umfang seiner Verformung, wobei bei Werkstücken, die weniger Energie beim Formen aufnehmen, der Schnellgang erhöbt werden kann, und bei energieintensiven Werkstücken verzögert werden kann. Dieses Einstellen kann ausser manuell auch automatisch erfolgen, und zwar durch die in der Schaltung 2 vorgesehenen Messelemente für die kinetischen, Kraft- und energetischen Parameter.

Beim Betrieb mit Einzelschlägen werden die Elektromo-tore am Ende des Vorgangs der Energiespeicherung ausgeschaltet, wobei das Werkzeug 12 in maximal geöffneter Stellung bleibt. Zum Stoppen wird ebenfalls das elastisch verformbare Glied 6 verwendet, wobei die kinetische Energie der sich mit Verzögerung bewegenden Massen übertragen und mittels der Kurvenscheibe 4 in potenzielle Energie der elastischen Verformung umgewandelt wird. Dank dem selbststoppenden Effekt des Paares Nocken 4 — Rolle

5 oder Getriebe 3 wird dieser Zustand (wie jeder andere Zustand1 der Presse im Moment des Ausschaltens der Elek-tromotore) für eine unbegrenzte Zeitdauer aufrechterhalten, während der das fertig bearbeitete Werkstück entnommen und neues Material 11 eingelegt wird.

Im Betrieb mit ununterbrochen aufeinander folgenden Schlägen werden die Motore nicht ausgeschaltet und die Entnahme der fertigen Werkstücke undi das Einlegen von neuem Material erfolgen bei geöffnetem Werkzeug 12, wenn die Rolle 5 über den die Speicherung der Energie bewirkenden Steuerflächenabschnitt der Kurvenscheibe läuft, dessen Radius ansteigt und der grössten Drehung der Kurvenscheibe entspricht, wobei die Operationen auch während der Periode, wenn die Rolle über den Steuerflächenab-schnitt mit konstantem Radius läuft, fortgesetzt werden können.

Die in Fig. 4 gezeigte döppelwirkende Presse ist für Biege- unld Volumenformoperationen geeignet. Durch Hinzufügen einer Druckfeder (nicht dargestellt) zum Werkzeugschlitten 10 (falls eine versetzte Bearbeitung nicht vorgesehen ist), oder bei einer Variante die analog einer dreifach wirkenden Presse ist, ist es möglich, auch mit dreifach wirkenden Werkzeugen zu arbeiten, z.B. beim Feinstanzen, um die erforderliche Phasenabweichung der Kräfte viel leichter als mit den für diesen Zweck bekannten dreifach wirkenden Pressen zu erzielen.

Die beschriebene Presse ermöglicht, beim Vorhandensein von zwei Kurvenscheiben und zwei Werkzeugträgern, ein Voröffnen des Werkzeugs 12 um Werkstücke mit grosser Tiefe bearbeiten zu können, insbesondere dann, wenn neben dem Mittel 7 zum Verstellen des elastisch verformbaren Gliedes 6 eine weiche Hilfsfeder vorgesehen wird'.

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1. Mechanische Presse, die Motoren, ein Getriebe, das mit den Motoren gekoppelt ist, eine Kurvenscheibe, die mit dem Getriebe gekoppelt ist, und eine Steuerschaltung für die Motoren enthält, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurvenscheibe (4) eine Steuerfläche aufweist, um eine gewünschte Bewegung und Kraftänderung zu bewirken, wobei die Kurvenscheibe (4) über eine Rolle (5) mit einem elastisch verformbaren Glied (6) und mit einem Werkzeugschlitten (10) mit einem Werkzeug (12) in Wirkverbindung ist.

2. Presse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerfläche der Kurvenscheibe (4) einen ersten Abschnitt zum Speichern von Energie im elastisch verformbaren Glied (6), einen zweiten Abschnitt zum Aus- und Einschalten der Motoren (1) und einen dritten Abschnitt zur Abgabe der gespeicherten Energie aufweist, um ein Werkstück (11) zu bearbeiten.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Presse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Vervielfacher-Hebel (8) vorgesehen ist, wobei die Kurvenscheibe (4) über die Rolle (5) mit dem Vervielfa-cher-Hebel (8) in Kontakt steht, der einerseits mit dem elastisch verformbaren Glied (6) und andererseits mit dem Werkzeugschlitten (10) verbunden ist.

4. Presse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das elastisch verformbare Glied (6) eine Stange oder eine Feder ist, und dass Mittel (7) zum Einstellen derselben vorgesehen sind.

5. Presse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (7) Schrauben oder Keilverbindungen sind und dass eine Hilfsfeder zum Öffnen des Werkzeugschlittens (10) vorgesehen ist.

6. Presse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das elastisch verformbare Glied (6) direkt mit der Rolle (5) und' der Kurvenscheibe (4) gekuppelt ist.

7. Presse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das elastisch verformbare Glied (6) und der Vervielfacher-Hebel (8) kombiniert und auf einer gemeinsamen elastischen Stützkonsole (13) abgestützt sind.