DE19650281C1 - Koppelglied - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Koppelglied zur Verwendung im Kraftweg einer me­ chanischen Presse, mit einem Verstellmechanismus zu seiner Längenveränderung

Mechanische Pressen, z. B. Kurbel- oder Exzenterpressen, her­ kömmlicher Bauart haben eine durch die Auslegung der im An­ trieb verwendeten Bauelemente festgelegte Bewegungscharakte­ ristik. Allerdings entspricht diese Bewegungscharakteristik nur in den seltensten Fällen den technologischen Erfordernis­ sen. Daher wurden spezielle, vielgliedrige Antriebsmechanis­ men entwickelt, die eine Anpassung der Bewegungscharakteri­ stik an die verfahrenstechnischen Anforderungen ermöglichen sollten.

Neuere Entwicklungen gehen dahin, die starre Verbindung zwi­ schen dem Antrieb und dem Maschinenstößel soweit aufzulösen, daß die Stößelbewegung flexibel gestaltet werden kann.

Dies ist beispielsweise dadurch erreichbar, daß der Hauptbe­ wegung der mechanischen Presse Zusatzbewegungen überlagert werden können, die während des Stößelhubes wieder auf die Ausgangsstellung zurückgeführt werden. Beispielsweise können bestimmte Hubbereiche mit verminderter Geschwindigkeit, im Extremfall sogar bis zum Stillstand des Stößels, andere mit höherer Geschwindigkeit durchfahren werden. So kann dabei z. B. der Auftreffstoß bei dem Ziehvorgang mit seinen schädli­ chen Folgen für die Qualität der damit herstellbaren Teile stark gemildert werden.

Es sind aber auch Anwendungen denkbar, bei denen eine Hub- oder Hublagenverstellung während des Betriebes der Presse notwendig wird. So ist beispielsweise bei schnellaufenden Pressen zur Schonung der Werkzeuge, z. B. beim Schneiden, eine Eintauchtiefenregelung erforderlich, da beim Hochlaufen der Presse die immer größer werdenden Massenkräfte an den Umlenk­ punkten zunehmende elastische Dehnungen der Triebwerksteile und damit Veränderungen des Hubes bzw. der Hublage bewirken. Eine angepaßte, geringfügige Änderung der Pleuellänge kann diese Er­ scheinungen wieder ausgleichen.

Diese Lösungen sind allerdings technisch sehr aufwendig und da­ her auch störanfällig. Dies hat außerdem noch zur Folge, daß diese Lösungen ein recht ungünstiges Kosten-Nutzen-Verhältnis aufweisen.

Für geringe Preßkräfte (z. B. Hausmüllpressen geringer Leistung) werden auch Scherengetriebe verwendet, die über einen Gewindean­ trieb angetrieben werden DE 93 15 008 U1.

Hierbei wird der Antrieb einer Preßplatte durch die Bewegung der Scherengetriebeelemente selbst über den elektromotorischen An­ trieb realisiert.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Koppelglied der eingangs genannten Art anzugeben- das in einfacher Weise eine Längenänderung ermöglicht, die Einleitung von Zusatzbewe­ gungen während der Bewegung der mechanischen Presse zuläßt und kostengünstig herstellbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des An­ spruches 1 gelöst.

Obwohl mehrere Möglichkeiten der Anordnung der Verstellvorrich­ tung bestehen, ist es bevorzugt, daß die Verstellvorrichtung die Kniegelenke miteinander spielfrei verspannt bzw. verbindet.

Eine sehr einfache und zudem auch noch sichere Verstellung und Verspannung ist dann gegeben, wenn die Verstellvorrichtung aus einem fein regelbaren und ausreichend steifen Linearantrieb, beispielsweise aus einer Gewindespindel und einem Stellmotor besteht.

Die Hintereinanderschaltung von Gewinde bzw. Gewindespindel und Kniehebel hat zudem noch den besonderen Vorteil, daß da­ mit eine große Übersetzung erreichbar wird und dadurch für die Verstellung nur verhältnismäßig geringe Betätigungskräfte erforderlich sind.

Dabei ist es von Vorteil, wenn der Stellmotor elektrisch an­ treibbar ist, wodurch zudem auch noch eine rechnergestützte Regelbarkeit erleichtert wird.

Bei einigen Anwendungsfällen kann es erforderlich sein, große Kräfte zu übertragen. Eine einfache und kostengünstige Lösung dafür ist dadurch gegeben, wenn zwei weitere Kniehebel ver­ wendet werden, d. h. jeder Kniehebel in einem Kniehebelpaar realisiert ist. Diese insgesamt vier Kniehebel sind zu einer Kniehebel-Einheit zusammengefaßt.

Durch das Verstellen der Gewindespindel, das eine Änderung des Abstandes der Kniegelenke bewirkt, ändert sich auch der Abstand der äußeren Anlenkpunkte der beiden Kniehebel und da­ mit die Länge des von den beiden Kniehebeln gebildeten Kop­ pelgliedes.

Auf diese Weise lassen sich im Rahmen der Stellmöglichkeiten des Koppelgliedes Zusatzbewegungen erzeugen, oder bei laufen­ der Presse Hublagenveränderungen vornehmen. Von besonderem Vorteil ist dabei, daß durch die Hintereinanderschaltung von Gewinde- und Hebelanordnung eine große Übersetzung erreicht wird und dadurch für die Verstellung nur verhältnismäßig ge­ ringe Betätigungskräfte erforderlich sind.

Weitere, bevorzugte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstan­ des sind in den übrigen Unteransprüchen dargelegt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbei­ spiels und zugehöriger Zeichnungen näher erläutert. In diesen zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht des Koppelgliedes nach einer be­ vorzugten Ausführungsform (teilweise in Schnittdar­ stellung)
Fig. 2 eine Vorderansicht der in Fig. 1 gezeigten Ausfüh­ rungsform des Koppelgliedes; und

Fig. 3 eine vereinfachte Perspektivansicht eines Koppelglie­ des ohne Verstellmechanismus zur Darstellung der Kniehebelanordnung.

Ein in Fig. 1 dargestelltes, längenveränderliches Koppelglied 10 zur Verwendung in Kurbeltrieben (z. B. Stößelantrieb in me­ chanischen Pressen) ist über ein erstes (oberes) und ein zweites (unteres) Außengelenk 12 und 14 in einen Kraftweg ei­ ner hier nicht dargestellten mechanischen Presse (Stößelan­ triebszug) einsetzbar. Dieses Koppelglied 10 besteht gemäß Fig. 1 und Fig. 2 aus ersten und zweiten Kniehebelpaaren 16 und 18, die symmetrisch zu den von den Außengelenken 12 und 14 festgelegten Achsen angeordnet sind.

Jeder der Kniehebel 16 und 18 besteht seinerseits aus Hebeln 24, 26 bzw. 28, 30, die für jeden Kniehebel 16,18 über ein In­ nen- bzw. Kniegelenk 20 und 22 gelenkig miteinander verbunden sind. Die Kniehebel 16,18 bilden nach dem Prinzip unver­ schieblicher Dreiecke in Längsrichtung starre Gebilde.

Die Innengelenke 20, 22 sind mittels Gelenkbolzen 19, 21 über eine Gewindespindel 32 spiel frei vorgespannt miteinander ver­ bunden. Die Gewindespindel 32 wird über einen Stellmotor 34 mit Bremse über eine geeignete (hier nicht dargestellte) Re­ geleinrichtung betätigt, so daß über eine Abstandsveränderung der Kniegelenke 20, 22 eine Abstandsveränderung der Außenge­ lenke 12, 14 und damit eine Längeneinstellung des Koppelglie­ des 10 möglich ist. Die jeweils paarweise vorgesehenen Hebel 24, 28 bzw. 26, 30 (siehe Fig. 2) gleiten dabei im Bereich der Gelenkbolzen 19, 21 aufeinander.

Eine vorteilhafte und bevorzugte Anordnung der Kniehebelpaare 16 und 18 ist aus der Fig. 3 entnehmbar. Dabei weist jedes Kniehebelpaar 16 und 18 symmetrisch und spiegelbildlich zu­ einander angeordnete Hebel 24, 26, 28 und 30 auf, wobei die entsprechenden, gespiegelten Hebel 24′, 26′, 28′ und 30′ die gleichen, mit einem Hochkomma versehenen Bezugsziffern auf­ weisen. Das erste Kniehebelpaar 16 besteht daher aus den bei­ den an dem oberen Außengelenk 12 angelenkten Hebeln 24 und 24′, die über das erste Kniegelenk 20 mit dem an dem unteren Außengelenk 14 angeschlossenen Hebeln 26 und 26′ verbunden sind. Dementsprechend besteht das zweite Kniehebelpaar 18, das dem ersten Kniehebelpaar 16 entgegengesetzt ausgelenkt ist, aus den beiden an dem oberen Außengelenk 12 angelenkten Hebeln 28 und 28′, die über das zweite Kniegelenk 22 mit den an dem unteren Außengelenk 14 angeschlossenen Hebeln 30 und 30′ verbunden sind.

Der Aufbau jedes Kniehebels 16, 18 aus jeweils einem Hebelpaar 24, 26 bzw. 28, 30 kann aus Stabilitätsgründen vorteilhaft sein, ist aber nicht zwingend erforderlich.

Anstelle des (z. B. rechnersteuerten) Stellmotors 34 und der Gewindespindel 32 können auch andere hinreichend fein regel­ bare und genügend steife Linearantriebe zur spielfreien Ver­ bindung der Innengelenke 20, 22 der Kniehebel 16, 18 verwendet werden. Wird durch Betätigung des Stellmotors 34 keine Zwangsbewegung zur Abstandsveränderung der Innengelenke 20, 22 in das Koppelglied 10 eingeleitet, bildet dieses ein voll­ ständig steifes und starres Gebilde. Andererseits ist auf diese Weise ein in vorteilhafter Weise längenverstellbares Koppelglied 10 für den Einsatz in einen Antriebszug eines Pressenstößels einer Umformpresse geschaffen, das eine Flexi­ bilisierung der Stößelbewegung gestattet, zur Optimierung entsprechender Fertigungsaufgaben.

Durch die Vereinigung von zwei an gemeinsamen Drehpunkten (Außengelenken 12, 14) angelenkten, symmetrisch spiegelbild­ lich zueinander angeordneten Kniehebeln 16, 18 bzw. Kniehebel­ paare und der Verbindung der Innengelenke 20, 22 durch einen Verstellmechanismus 32, 34, der eine spielfreie Verspannung der Innengelenke 20, 22 in einstellbarer Weise gegeneinander gestattet, ist es möglich, eine Änderung des Abstandes der Innengelenke 20, 22 zur Abstandsänderung der äußeren Anlenk­ punkte der Außengelenke 12, 14 der beiden Kniehebel 16, 18 her­ beizuführen, zur Verstellung der wirksamen Länge des aus den beiden Kniehebeln 16, 18 gebildeten Koppelgliedes 10.

Auf diese Weise lassen sich im Rahmen der Stellmöglichkeiten des Koppelgliedes 10 Zusatzbewegungen erzeugen, oder bei lau­ fender Maschine Hublagenveränderungen des Pressenstößels vor­ zunehmen.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist von besonderem Vor­ teil, daß durch eine Hintereinanderschaltung von Gewinde (Gewindespindel 32) und Kniehebeln 16, 18 eine große Überset­ zung erreicht wird und dadurch für eine Abstandsverstellung der Innengelenke 20, 22 nur verhältnismäßig geringe Betäti­ gungskräfte erforderlich sind.

Die Erfindung ist insbesondere für die Flexibilisierung von Antriebssystemen im Bereich der Steuerung der Stößelbewegung von Umformpressen anwendbar.

Claims (7)

1. Koppelglied zur Verwendung im Kraftweg einer mechanischen Presse, mit einem Verstellmechanismus zu seiner Längenveränderung, gekennzeichnet durch mindestens zwei an gemeinsamen Außengelenken (12, 14) angelenkte, zueinander spiegelbildlich angeordnete Kniehebel (16, 18), deren Kniegelenke (20, 22) starr abstandsveränderlich miteinander verbunden sind, wobei das erste Außengelenk (12) mit einem Antrieb der mechanischen Presse und das zweite, untere Außengelenk (14) mit einem Pressenstö­ ßel verbindbar ist.

2. Koppelglied nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verstellvorrichtung (32, 34) die Kniegelenke (20, 22) miteinander spielfrei verbindet.

3. Koppelglied nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellvorrichtung (32, 34) aus einem regelbaren Linearantrieb besteht.

4. Koppelglied nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellvorrich­ tung eine Gewindespindel (32) und einen Stellmotor (34) aufweist.

5. Koppelglied nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellmotor (34) ein Elektromotor ist, der rechnergestützt regelbar sein kann.

6. Koppelglied nach mindestens einem der vorstehenden Anspruche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß jeder Kniehebel (16,18) aus Hebelpaaren (24, 26; 28, 30; 24′, 26′; 28′, 30′) gebildet ist, die über die Außengelenke (12,14) sowie Gelenkbolzen (19, 21) der In­ nengelenke (20, 22) verbunden sind.

7. Koppelglied nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche 2 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß bezüglich der Form der Hebel eine Breite der zwischen der Verstellvor­ richtung (32, 34) und einem ersten Außengelenk (12) angeordneten Hebel (24, 28, 24′, 28′) in Richtung auf das erste Außengelenk (12) zunimmt.