DE1552658B2

DE1552658B2 - Antnebsvornchtung für Blech bearbeitungsmaschinen

Info

Publication number: DE1552658B2
Application number: DE1552658A
Authority: DE
Inventors: Sven Magne Alvar Froelunda Goeteborg Nicklasson (Schweden)
Original assignee: Pullmax AB
Current assignee: Pullmax AB
Priority date: 1965-08-27
Filing date: 1966-08-26
Publication date: 1973-10-18
Also published as: US3426635A; SE313719B; DE1552658C3; NL150031B; DE1552658A1; CH449389A; GB1129247A; ES330597A1; NL6612080A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Antriebsvorrichtung für Blechbearbeitungsmaschinen mit einem festen Unterwerkzeug und einem bewegbaren Oberwerkzeug, das an einem doppelarmigen Kniehebel hin- und hergehend bewegt ist, mit einem unteren Verbindungsbolzen am verstellbaren Festpunkt des Kniehebelsystems, einem oberen, mit dem Werkzeughalter verbundenen, vertikal über den unteren Verbindungsbolzen geradlinig geführten Verbindungsbolzen am Lospunkt des Kniehebelsystems und einem hin- und hergehenden Verbindungsbolzen am Kniegelenkpunkt, an dem ein Ende eines Pleuels angelenkt ist, dessen anderes Ende exzentrisch an einer umlaufenden Kurbel angelenkt ist, wobei sich beim Arbeitshub der Abstand zwischen Fest- und Lospunkt des Kniehebelsystems verkürzt.

Eine Antriebsvorrichtung dieser Art ist bekannt (schweizerische Patentschrift 271725). Hier weist das Kniehebelsystem eine Geometrie auf, nach der der Werkzeughalter eine aus zwei einander überlagerten Bewegungen zusammengesetzte Bewegung ausführt, wobei es sich um die Bewegung des Kniehebelsystems mit dem Verbindungsbolzen und die Schwenkbewegung des Kniehebels selbst handelt. Dabei ist auf die bei Nibbelmaschinen erforderliche Abstimmung des

ίο Werkzeughubes auf den Werkstückvorschub und die besonderen Bedingungen für die Bewegung des Werkzeugs bei Nibbelmaschinen nicht Rücksicht genommen. Das ist bei der bekannten Vorrichtung auch gar nicht erforderlich, da sie für die Verwendung an

is einer Kniehebelpresse bestimmt ist, bei der andere Anforderungen gelten.

Auch ist es schon bekannt, (deutsche Patentschrift 1126 704), die Kurbelwelle auf die Verbindungslinie zwischen dem ersten und dem zweiten Verbindungsbolzen zu verschiebbar anzuordnen. Die Antriebsvorrichtung ist dabei mit einem Kniehebelsystem versehen, das dem Nibbelsystem eine Bewegung in Form einer Sinuskurve mitteilt. Dadurch wird die Maximalkraft am Ende eines Hubes entwickelt.

Blechbearbeitungsmaschinen und insbesondere Nibbelmaschinen arbeiten mit der sogenannten Kurzhubtechnik. Das Oberwerkzeug wird dabei mit geringer Amplitude und hoher Frequenz hin- und hergehend bewegt. Beim Nibbeln, einer Art Aushauen durch fortgesetzte Stanzbewegungen, bei dem aus dem tafelartigen Werkstück eine Lochreihe ausgestanzt wird, wobei die einzelnen Löcher einander überlappen, sind besondere Faktoren zu berücksichtigen. Das Oberwerkzeug ist hierbei beispielsweise ein zylindrischer Stanzstempel mit kreisförmiger und flacher Endfläche, dem als Unterwerkzeug eine Stanzmatrize mit entsprechender kreisförmiger öffnung zugeordnet wird. Bei jedem Hub wird ein Span ausgestanzt, der die Form eines Viertelmondes hat. Der Stanzstempel bewegt sich dabei gewöhnlich so weit nach unten, bis seine Endfläche auf die obere, flache Arbeitsoberfläche der Stanzmatrize auftrifft. Ist dann der Stanzvorgang beendet, so wird das Oberwerkzeug in seine obere Endstellung zurückgeführt und das Blech um eine Vorschubeinheit weitertransportiert. Die Vorschubeinheit beläuft sich annähernd auf 25 bis 30% des Stanzstempeldurchmessers.

Beim Nibbeln ergibt sich ein anderes Kräftediagramm als beim Pressen oder beim Schneiden.

Beim Nibbeln soll die Maximalkraft zur Verfügung stehen, wenn das Oberwerkzeug auf das Werkstück trifft. Beim folgenden Durchdringen des Werkzeugs durch das Werkstück kann die'Kraft fortlaufend abnehmen, bis sie schließlich am Ende des Arbeitshubes gleich Null ist. Auch ist es erwünscht, daß die Geschwindigkeit des Werkzeugs anfangs relativ gering ist, um das Auftreten schädlicher Aufschlagkräfte und ein Hämmern des Werkstücks zu vermeiden. Zum Ende des Arbeitshubs hin soll die Geschwindigkeit jedoch zunehmen, damit der ausgestanzte Span leichter durch die Stanzmatrize ausgestoßen werden kann. Schließlich muß auch die für das Vorrücken des Werkstücks zwischen aufeinanderfolgenden Arbeitshuben erforderliche Zeit zur Verfügung gestellt werden. Der Werkstückvorschub muß dabei jeweils um eine genau bestimmte Strecke erfolgen. Diese Forderung hat beim Schneiden bzw. bei der formgebenden Bearbeitung nicht die gleiche Bedeu-

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tung. Zum Erzielen eines genau gemessenen Werk- Werkzeughalter nämlich ein freies Ende auf, an dem Stückvorschubs ist es im Hinblick auf die damit ver- das Werkzeug befestigt werden kann. Überdies ist es bundenen Beschleunigungsvorgänge erforderlich, daß bei der praktischen Ausführung einer Nibbelmaschine hierfür die erforderliche Zeit zur Verfügung steht. von entscheidender Bedeutung, daß die gesamte Diese Zeitspanne darf nicht zu kurz sein, da sich 5 Mechanik oberhalb des Werkzeugs liegt. Diese Besonst Schwierigkeiten beim Vorschieben und Ab- dingung ist durch den sich bis unter den Festpunkt bremsen schwerer Werkstücke ergeben, wobei schwer des Kniehebelsystems erstreckenden Werkzeughalter kontrollierbare große Kräfte erforderlich sein können. befriedigt. Entscheidend ist jedoch, daß durch die Andererseits darf die Zeit nicht durch Verminderung gewählte Geometrie Kraft und Geschwindigkeit eine der Arbeitsfrequenz und der Erhöhung der Ampli- io für Arbeitshübe einer Nibbelmaschine gut geeignete tude des Stanzstempels zu groß bemessen werden, da Verteilung aufweisen sowie die Zeit für das Vorhierdurch die Leistung der Maschine vermindert und rücken des Werkstücks zwischen aufeinanderfolgendie Abmessungen erhöht und konstruktiv aufwendig den Arbeitshüben zur Verfügung steht. Die Antriebsund kostspielig gemacht werden. Schließlich wäre vorrichtung genügt damit allen Voraussetzungen für hier der oben erläuterte Verlauf von Kräften und 15 eine vorzügliche Arbeit einer Nibbelmaschine.
Geschwindigkeiten nur schwer zu erzielen. Gemäß einer Ausgestaltung kann der hin- und her-Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, die Antriebs- gehende Verbindungsbolzen in einer Endlage seiner vorrichtung der eingangs genannten Art so weiter- Bewegung von der Kurbelwelle aus gesehen jenseits zubilden, daß der Verbindungslinie zwischen dem ersten und zwei-

ao ten Verbindungsbolzen liegen. Dadurch wird zusätz-

a) das Oberwerkzeug mit verhältnismäßig geringer _{liche Z}eit für das Vorrücken des Werkstücks geGeschwindigkeit am Werkstück angreift, die sich wonnen.

anschließend während des Arbeitshubs erhöht Zweckmäßig ist der Werkzeughalter in Form eines

und in der unteren Endstellung des Werkzeugs endseitig in dessen Bewegungsrichtung auf beiden

abrupt Null wird, _a5 Seiten der Kniehebelgelenke gelagerten Rahmens aus-

b) eine Maximalkraft zur Verfügung gestellt wird, gebildet. Die Ausbildung des Werkzeughalters als wenn das Oberwerkzeug auf das Werkstück auf- Rahmen führt zu einer gut ausgeglichenen Kraftevertrifft, die anschließend während des Arbeitshubs ^tel^lung über die gesamte Antriebsvorrichtung, wobei abnimmt und ^{mit emem} Rahmen gleichzeitig auf einfache Weise

' 30 den Erfordernissen der oben erläuterten Konstruktion

c) zwischen den einzelnen Arbeitshüben eine diesen der Vorrichtung Rechnung getragen wird,
angepaßte, regulierbare Zeitspanne für den Die Erfindung wird an Hand der Zeichnungen bei-Werkstückvorschub zur Verfügung steht. spielsweise erläutert. Es zeigen

F i g. 1 und 2 schematische Darstellungen der er-

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge- 35 findungsgemäßen Antriebsvorrichtungen in unterlöst, daß bei Ausbildung als Nibbelmaschine der schiedlichen Betriebsstellungen und
obere Verbindungsbolzen am Lospunkt unmittelbar F i g. 3 bis 7 Diagramme der Hubbewegungen als am Werkzeughalter gelagert ist, daß sich der Werk- Funktion der Zeit.

zeughalter vom Lospunkt in Richtung gegen den Die Vorrichtung weist eine drehbare Kurbelwelle 1 Festpunkt des Kniehebelsystems und an diesem vorbei 40 mit einem mit R bezeichneten Kurbelradius auf, die erstreckt und daß das vom Werkzeughalter getragene zu einer Drehbewegung in der durch den Pfeil verWerkzeug an dem dem Lospunkt gegenüberliegenden deutlichten Richtung betätigbar ist. Die Welle ist in Ende des Werkzeughalters unterhalb des Festpunktes seitlicher Richtung zwischen stationären Einstellundes Kniehebelsystems befestigt ist. gen verschiebbar. Zwei Stellungsphasen der Dreh-Man erkennt zunächst, daß die Antriebsvorrich- 45 bewegung sind durch die Bezugszahl 2 bzw. 3 angetung hier eine Geometrie aufweist, die den Erforder- deutet. Ein Pleuel V ist an zwei Gelenkarmen A und B nissen bezüglich Verteilung von Geschwindigkeit und angelenkt. Der Gelenkarm B ist mit seinem anderen Kräften an einer Nibbelmaschine ausgezeichnet an- Ende an dem Punkt 6 mit einem unteren Verbingepaßt ist. dungsbolzen, der zwischen stationären Einstellungen Da der obere Verbindungsbolzen am Lospunkt un- 50 verschiebbar ist, an dem Rahmenaufbau der Mamittelbar am Werkzeughalter gelagert ist, erhält man schine angelenkt. Der Gelenkarm A dagegen ist mit bei Bewegung des Pleuels mit Hilfe der umlaufenden seinem anderen Ende an dem Punkt 8 mit einem Kurbel zunächst eine relativ geringe Geschwindigkeit oberen Verbindungsbolzen an einem als Rahmen ausdes Werkzeugs, an dem jedoch zunächst eine große gebildeten Werkzeughalter RA angelenkt. Der Rah-Kraft zur Verfügung steht. Bei der weiteren Bewe- 55 men RA ist in senkrechter Richtung verschiebbar gegung erhöht sich bei gleichzeitiger Verminderung der führt und schließt die beiden Gelenkarme vollständig Kraft die Geschwindigkeit der Bewegung des Werk- ein, wobei er außerdem an seinem unteren Ende mit zeugs. Die Arbeitsvoraussetzungen für eine Nibbel- einem Werkzeug in Form eines Ausbaustempels N maschine sind insoweit gut erfüllt. Weiter liegt der verbunden ist. In der Praxis ist der Ausbaustempel Festpunkt des Kniehebelsystems unter dem Lospunkt 60 mit dem Rahmen natürlich über einen entsprechendes Kniehebelsystems, der nach dem Gesagten direkt den Halter verbunden. Bei einer Drehbewegung der mit dem Werkzeughalter verbunden ist. Dieser Werk- Kurbelwelle 1 bewegt sich derjenige Punkt der Gezeughalter erstreckt sich in Richtung gegen den Fest- lenkarme A und B, an dem diese mit dem Pleuel verpunkt des Kniehebelsystems und an diesem vorbei. bunden sind, infolge der Bewegung des Pleuels zwi-Das Werkzeug ist dabei am Werkzeughalter an dessen 65 sehen den Stellungen 4 und 5, wobei sich das Ende dem Lospunkt gegenüberliegenden Ende unetrhalb des Gelenkarms A zwischen den Punkten 7 und 8 bedes Festpunktes des Kniehebelsystems befestigt. Das wegt. In der Stellung 7 befinden sich die beiden Geist von großer Wichtigkeit. Auf diese Weise weist der lenkarme in fluchtender Anordnung, und das Werk-

zeug nimmt eine unveränderliche, obere Arbeitsstellung ein. Wird der mittlere Gelenkpunkt nach der einen Seite, zum Punkt 5 hin verschoben, so wird der Stempel zu einer Abwärtsbewegung betätigt. Die Bewegungsgeometrie ist dabei eine solche, daß sich das Werkzeug dann anfangs mit einer verhältnismäßig geringen Geschwindigkeit, die sich während des Arbeitshubs dann aber erhöht, gemäß der in F i g. 3 wiedergegebenen Kurve bewegt. Die Bewegungsrichtung des Werkzeugs wird im Punkt 2 abrupt umgekehrt. Von der Gesamtlänge des so erhaltenen Hubs Sl wird nur ein bestimmter Anteil, nämlich die Strecke S_EFF genutzt. Demgemäß bleibt neben der für die Zurücklegung des Streckenanteils S_EFF benötigten Zeit noch eine genügend lange Zeitspanne verfügbar, in der dem Werkstück ein Vorschub erteilt werden kann.

Die Funktionsweise der Vorrichtung kann mittels einer Einstellung gemäß F i g. 2 noch weiter verbessert werden. Die Endstellungen des mittleren oder so Zentralpunktes der Verbindungsgestängeanordnung sind hierbei in bezug auf eine durch den Werkzeughalter gelegte Ebene verschoben, beispielsweise dermaßen, daß man die Lageanordnung der rotierenden Welle aus der Stellung 1 in die Stellung Γ bringt. Der mittlere Punkt der Verbindungsgestängeanordnung beschreibt dabei eine Bewegung zwischen den Stellungen 4' und 5'. Das Bewegungsdiagramm des Werkzeugs erhält somit die in F i g. 4 gezeigte Form, wodurch eine zusätzliche Zeitspanne verfügbar gemacht wird, in der dem Werkstück während einer bestimmten Zeitdauer des Hubs 52 ein Vorschub erteilt werden kann. Eine kurze ZwischerihubstreckeS3 wird erhalten. Die bewegungsgeometrische Kennlinie für den effektiven Arbeitshub ist dabei ähnlich der in F i g. 3 dargestellten.

Werden die Endstellungen 4' und 5', die der mittlere Punkt der Verbindungsgestängeanordnung einnimmt, in seitlicher Richtung versetzt, beispielsweise in der im voraufgegangenen Abschnitt beschriebenen Art und Weise, so läßt sich erreichen, daß das Bewegungsdiagramm des Werkzeugs innerhalb eines breiten Bereichs eine solche Form annimmt, daß zwischen den einzelnen Stanzvorgängen eine den jeweiligen Verhältnissen angepaßte geeignete Zeitspanne zur Verfügung steht (s. Fig. 4). Das seitliche Versetzen der Kurbelwellenachse läßt sich auch mit einer solchen seitlich versetzten Anordnung des stationären Anlenkungspunktes 6 verbinden, wie sie in der deutschen Patentschrift 1126 704 beschrieben ist.

Zur Umschaltung der Hubbewegung aus der Arbeits- in die Leerlaufstellung wird der stationäre Anlenkungspunkt 6 mit Hilfe einer geeigneten Vorrichtung angehoben. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, daß man die damit verbundene Gelenkanordnung auf einem exzentrisch angeordneten Zapfen lagert, durch dessen Verschwenken bewirkt wird, daß der Punkt 6 unterschiedliche Höhenstellungen einnimmt. Die Anordnung kann beispielsweise so ausgebildet sein, wie dies in der deutschen Patentschrift 1126704 beschrieben ist. Drei praktische Beispiele für die Bewegungsgeometrie des Stanzwerkzeugs sind in den F i g. 5 bis 7 dargestellt. Die hierbei benutzten Symbole sind die folgenden:

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T = Zeitspanne für eine Umdrehung der Kurbelwelle (Zeitdauer einer in sich abgeschlossenen Bewegung);

T₁ = Zeitspanne, während deren der Stempel mit dem Werkstück im Eingriff steht (Zeitdauer der Bewegung des Stanzstempels unterhalb der Blechoberfläche);

T₂ = Zeitspanne für die Vorschubbewegung des Blechs bei einem Vorschubschritt;

R = Kurbelradius;

a = Länge des Gelenkhebels (der Gelenkarme A und B);

X = seitliche Versetzung der Kurbelwellenachse

Für den in Fig. 5 dargestellten Fall, daß a — 100 mm, R = 20 mm und X = O mm sei, ist die Vorrichtung in der Weise eingestellt, wie dies in F i g. 1 gezeigt wird. Die Hublänge beläuft sich in diesem Fall auf 16,7 mm, wobei angenommen sei, daß die Dicke des Blechs annähernd 60 % der Hublänge ausmacht und somit 10 mm beträgt. Der Wert für S_EFF ist demnach 10 mm. Gemäß der Kurve wird für das Verhältnis T₂ZT₁ für die halbe Hubdauer während der Abwärtsbewegung des Stanzstempels ein Wert von 1,46 erhalten. Das effektive Stanzintervall fällt in den Bereich einer Kurbelwellendrehbewegung zwischen 105 und 180°. Demgemäß wird ein Vorschubintervall erhalten, das sich über eine Zeitspanne erstreckt, die einer Drehbewegung der Kurbelwelle annähernd 210° entspricht.

In F i g. 6 ist die Hubbewegung derselben Verbindungsgestängeanordnung bei einer um eine Strecke von X = 4,68 mm seitlich versetzten Kurbelwelle dargestellt. Die seitliche Versetzung ist dabei eine solche, daß die Gelenkarme A und B miteinander fluchten, sobald die Kurbelwelle eine Drehbewegung um 40° beschrieben hat. Die Hublänge beträgt in diesem Fall 12,9 mm. Da die Blechdicke einem Wert von etwa 60% der Hublänge entspricht, also 8 mm beträgt, ist S_EFF gleich 8 mm, und das Verhältnis T₂IT₁ hat einen Zahlenwert von 1,57. Bei einer derartigen seitlichen Versetzung der Kurbelwelle ergibt sich ein längeres Vorschubintervall T₂ als im Falle der in F i g. 1 gezeigten Einstellung, wie aus dem Vergleich mit der F i g. 5 hervorgeht. Aus Symmetriegründen bleibt das Verhältnis T₂IT₁ mit einem Wert von 1,57 das gleiche, wenn man eine volle Kreisbewegung betrachtet. Das Verhältnis T₂IT₁ ist, wie aus F i g. 6 hervorgeht, sogar noch günstiger, wenn die Dicke des Blechs und demgemäß auch der Wert von S_EFF noch einen größeren Bruchteil der Gesamtlänge des Hubs ausmacht.

Die F i g. 7 zeigt das entsprechende Verhältnis T₂IT₁ in Form einer reinen Sinusbewegung, wobei

S = .R-(I-COSa).

Eine ähnliche seitlich gerichtete Verschiebung wird erhalten, wenn der Stanzstempel direkt mit einer Kurbelwelle verbunden ist, also nicht über eine zwischengeschaltete Verbindungsgestängeanordnung, wie sie in den F i g. 1 und 2 dargestellt ist. Unter der Voraussetzung, daß hierbei der Wert für S_EPF wie oben wiederum annähernd 60% der gesamten Hubstrecke ausmache, beläuft sich das Verhältnis T₂IT₁ nur auf 0,78, liegt also beträchtlich niedriger als das mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung erhaltene.

Eine die Erfindung verkörpernde Ausführungsform ist hier lediglich in schematischer Darstellung wieder-

gegeben worden, um die Zeichnungen nicht unnötig zu komplizieren und um die Arbeitsabläufe übersichtlicher darstellen zu können. In der Praxis kann die Vorrichtung natürlich eine vielfältig anders geartete konstruktive Ausgestaltung erfahren. So ist es bei-

spielsweise nicht nötig, einen die Gelenkarme A und 2? umgebenden Rahmen RA vorzusehen, sondern das Ende des Gelenkarms A kann mit Hilfe eines geeigneten anderen Verbindungsgliedes direkt mit dem Ausbaustempel N verbunden sein.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

309 542/21

Claims

Patentansprüche:

1. Antriebsvorrichtung für Blechbearbeitungsmaschinen mit einem festen Unterwerkzeug und einem bewegbaren Oberwerkzeug, das an einem doppelarmigen Kniehebel hin- und hergehend bewegt ist, mit einem unteren Verbindungsbolzen am verstellbaren Festpunkt des Kniehebelsystems, einem oberen, mit dem Werkzeughalter verbundenen, vertikal über den unteren Verbindungsbolzen geradlinig geführten Verbindungsbolzen am Lospunkt des Kniehebelsystems und einem hin- und hergehenden Verbindungsbolzen am Kniegelenkpunkt, an dem ein Ende eines Pleuels angelenkt ist, dessen anderes Ende exzentrisch an einer umlaufenden Kurbel angelenkt ist, wobei sich beim Arbeitshub der Abstand zwischen Fest- und Lospunkt des Kniehebelsystems verkürzt, dadurch gekennzeichnet, daß bei Ausbildung als Nibbelmaschine der obere Verbindungsbolzen (8) am Lospunkt unmittelbar am Werkzeughalter (RA) gelagert ist, daß sich der Werkzeughalter (RA) am Lospunkt in Richtung gegen den Festpunkt des Kniehebelsystems und an diesem vorbei erstreckt und daß das vom Werkzeughalter (RA) getragene Werkzeug (N) an dem dem Lospunkt gegenüberliegenden Ende des Werkzeughalters unterhalb des Festpunktes des Kniehebelsystems befestigt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurbelwelle (1) in an sich bekannter Weise auf die Verbindungslinie zwischen dem unteren (6) und dem oberen (8) Verbindungsbolzen zu verschiebbar angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der hin- und hergehende Verbindungsbolzen (5) in einer Endlage seiner Bewegung von der Kurbelwelle (1) aus gesehen jenseits der Verbindungslinie zwischen dem unteren (6) und dem oberen (8) Verbindungsbolzen liegt.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkzeughalter (RA) in Form eines endseitig in dessen Bewegungsrichtung auf beiden Seiten der Kniehebelgelenke gelagerten Rahmens ausgebildet ist.