DE4218955C2 - Antrieb für eine Exzenterwelle einer Exzenterschmiedepresse - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Antrieb für eine Exzenterwelle, der ein Ungleichförmigkeitsantrieb zugeordnet ist und auf der eine mit dem auf- und abbeweglichen Werkzeugschlitten verbundene Pleuelstange gelagert ist, einer automatischen Exzenterschmiedepresse zum Warmschmieden von schrittweise durch den Schmiedebereich geförderten Werkstücken.

Aus der GB-PS 1 103 599 ist eine im Durchlaufbetrieb arbeitende Exzenterschmiedepresse bekannt, bei der die Werkstücke den Werkzeugen automatisch zugeführt werden. Vor allem dann, wenn die zu bearbeitenden Werkstücke von Hand zugeführt werden, läßt sich diese bekannte Exzenterschmiedepresse in der hochgefahrenen Position der Werkzeuge festlegen, d. h. die Presse wird zyklisch betrieben, was es erfordert, die Exzenterpresse entsprechend häufig zu kuppeln und zu bremsen.

Aus der DE-AS 20 61 043 ist eine Gesenkschmiedepresse (Exzenterpresse, Keilpresse oder dergleichen) mit selbsttätigem Werkstücktransport bekannt, bei der zum Transport des Werkstückes von Gesenk zu Gesenk Hubbalken und ein diesen zugeordneter, selbständiger Antrieb vorhanden sind. Die Hubbalken nehmen das Werkstück zwischen sich auf und sind mit geeigneten Getrieben versehen, die ein Anheben und Senken, ein Schließen und Öffnen sowie eine Längsbewegung der Hubbalken erlauben.

Somit ergibt sich, daß die höchsten Produktionszahlen pro Zeiteinheit von der minimalen Taktfolgezeit abhängen, die bei einer vollautomatischen Exzenterschmiedepresse im allgemeinen von der Transportzeit der Schmiedeteile von einem Gesenk zum anderen bestimmt wird. Neben dem Transport der Schmiedeteile laufen in dieser Zeit auch die folgenden Funktionen (Handling) ab: Pressenhub auf und ab, Ausstoßen der Schmiedeteile durch mechanische Ausstoßer oben und unten, Reinigen, Kühlen sowie Auftragen von Schmiermittel auf die Gesenke. Bei der Kalt- und Halbwarmumformung der Schmiedeteile wird der Pressenhub so verlangsamt, wie es für die Transportzeit notwendig ist. Somit lassen sich dort Drehzahlen ( Taktzeit) von 20 bis 30 min.^-1 ohne Nachteile für die Schmiedeteile fahren. Hingegen sind derartige Drehzahlen beim Warmschmieden nicht möglich, da bei zu niedrigen Drehzahlen die Gesenkberührzeiten zu hoch sind, mit der Folge einer stark abnehmen Lebensdauer der Gesenke. Beim Warmschmieden werden deshalb in der Praxis Exzenterschmiedepressen - je nach Größe der Presse - mit Drehzahlen zwischen 50 und 70 min.^-1 betrieben. Das bedeutet aber, daß in Anbetracht der erforderlichen Taktfolgezeiten kein Durchlaufbetrieb möglich ist und im allgemeinen auch vollautomatische Exzenterschmiedepressen im Schaltbetrieb gefahren werden müssen. Das setzt voraus, daß nach jeder Umdrehung der Exzenterwelle gekuppelt und gebremst wird. Im automatischen Betrieb mit Hubbalkensystemen sind dann minimale Taktzeiten von ca. 2,5 bis 3,5 sec. möglich.

Durch die DE 29 53 740 C1 ist ein Exzenterpressenantrieb mit einem Planetengetriebe bekanntgeworden, dessen Doppelzahnrad-Planetenräder tragender Planetenträger von der Antriebswelle in Umlauf gesetzt wird. Die Planetenräder wälzen sich dabei mit einem ihrer Zahnräder an einem festen Zentralrad ab und stehen mit dem anderen Zahnrad abwälzend mit einem den Abtrieb bildenden Zentralrad in Zahneingriff. Das Planetengetriebe ist im Durchmesser so klein gehalten, daß es sich innerhalb der Kurbel unterbringen läßt und es gestattet, die Außenabmessungen und die Masse des Antriebs zu verringern.

Durch die DE 18 64 599 U1 ist ein Kurbel- oder Exzenterantrieb dieser Art für Stößel bei Pressen, Stanzen oder dergleichen bekanntgeworden. Dem durch die Antriebskurbel oder dem Antriebsexzenter bedingten sinusförmigen Geschwindigkeitsverlauf des Stößels wird noch ein Geschwindigkeitsverlauf überlagert. Der Pleuel des Stößels ist zu diesem Zweck an der Antriebskurbel bzw. dem -exzenter unter Zwischenschaltung eines angetriebenen Zusatzexzenters angelenkt. Dieser wird durch ein einstell- bzw. drehbares Zahnrad angetrieben, dessen Achse in der Achse der Kurbel bzw. des Exzenters liegt. Durch die drehbare Lagerung des Zahnrades soll eine Verschiebung der Phase zwischen den sinusförmigen Geschwindigkeitsverläufen des an der Kurbel angelenkten Stößels und des an der Kurbel bzw. an dem Exzenter unter Zwischenschaltung des angetriebenen Zusatzexzenters angelegten Pleuels des Stößels erreicht werden. Mit der durch die Geschwindigkeitsüberlagerung erreichten Variation der Geschwindigkeitsverläufe soll ein weiches Aufsetzen des Stößels auf das Werkstück erreicht werden, um damit die aufgrund der hohen Auftreffgeschwindigkeiten als nachteilig erkannten Schläge auf Werkstück und Presse zu vermeiden. Allerdings wirken sich die auf diese Weise möglichen niedrigen Auftreffgeschwindigkeiten wegen der damit einhergehenden hohen Gesenkberührzeiten aus den schon genannten Gründen nachteilig aus.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine automatische Exzenterpresse der eingangs genannten Art zu schaffen, die einen Durchlaufbetrieb auch beim Warmschmieden erlaubt.

Diese Aufgabe wird für einen Antrieb gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Ungleichförmigkeitsantrieb als Umlaufrädergetriebe mit einer Hub-Ruhelage des Werkzeugschlittens im oberen Umkehrpunkt ausgebildet ist. Dadurch läßt sich ein in der Höhenlage stillstehender Stößel erreichen, wobei der Werkzeugschlitten im oberen Umkehrpunkt keinen Hubweg mehr zurücklegt. Gleichzeitig wird im Bereich des unteren Umkehrpunktes eine für das Warmschmieden erforderliche hohe Geschwindigkeit erreicht.

Dadurch, daß der Werkzeugschlitten im oberen Umkehrpunkt keinen Hubweg mehr zurücklegt, während im Bereich des unteren Umkehr­ punktes eine hohe Geschwindigkeit erreicht wird, kann ein Kuppeln und Bremsen bei jedem Pressenhub entfallen. Dies ist vielmehr nur noch beim Ein- bzw. Ausschalten der Schmiedepresse erforderlich.

Nach einer bevorzugten Ausführung weist das Umlaufrädergetriebe ein stationäres, innenverzahntes Hohlrad auf, das mit einem Planetenritzel kämmt, welches über ein Zwischenrad getrieblich mit einem auf der Exzenterwelle gelagerten Ritzel verbunden ist. Während bei einer normalen Exzenterpresse die Bewegungskurve ein Kreis ist, der über die Pleuelstange den Schlittenhub ausführt, läßt sich mit dem Umlaufrädergetriebe eine kinematische Bewegungsablaufkurve in Form einer Hypozykloide erreichen, bei der die Bewegungskurve ein Dreieck ist, dessen Spitze nach unten, das heißt zum unteren Umkehrpunkt weist. Der über die Pleuelstange angetriebene Werkzeugschlitten bleibt hierbei im oberen Umkehrpunkt längere Zeit in einer Ruhelage, obwohl sich die Exzenterwelle weiterbewegt, das heißt der Hauptantrieb mit konstanter Geschwindigkeit durchläuft. Die Hypozykloide in Form einer Dreieckskurve ergibt sich hierbei dann, wenn die Übersetzung 3 : 1 beträgt. Aufgrund der durch das Umlaufräder­ getriebe möglichen Dreieckskurve lassen sich bei einer halb so schnell laufenden Schmiedepresse die gleichen Umformgeschwin­ digkeiten bzw. Gesenkberührzeiten erzielen, wie bei einer schnellaufenden Schmiedepresse. Die Form der Dreieckskurve läßt sich in dem Verhältnis der Exzenter zueinander variieren, in der Gestalt, daß in bevorzugter Weise der Werkzeugschlitten im unteren Umkehrpunkt die höchste Geschwindigkeit besitzt. Umso spitzer die Dreieckskurve nach unten zuläuft, desto höher ist die Umformgeschwindigkeit.

Wenn somit die Drehzahl der Exzenterwelle dreimal so hoch wie die Hubzahl des Werkzeugschlittens ist, läßt sich im Vergleich zu einer herkömmlichen Schmiedepresse bei halb so hoher Hubzahl des Werkzeugschlittens eine gleichkurze Gesenkberührzeit erreichen.

In der nachfolgenden Beschreibung sind einige Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine einen erfindungsgemäßen Ungleichförmigkeits­ antrieb aufweisende Exzenterschmiedepresse, im Längsschnitt und ohne Hauptantrieb dargestellt;

Fig. 2 als Einzelheit das Querhaupt der Presse gemäß Fig. 1, im Teilschnitt dargestellt;

Fig. 3 die Seitenansicht des Querhauptes gemäß Fig. 2;

Fig. 4a bis 4d Sinnbilddarstellungen des Ungleichförmigkeits­ antriebes, gemäß Fig. 1, der aus einem ein innenverzahntes Hohlrad aufweisenden Umlaufräder­ getriebe besteht, einer damit erreichten Dreiecks­ kurve des Bewegungsablaufes sowie eines Weg-Zeit- Diagramms; und

Fig. 5a bis 5d Sinnbilddarstellungen einer anderen Ausführung eines Ungleichförmigkeitsantriebes mit einem stationären Gehäuseritzel, einer mit dem Getriebe erreichten Bewegungskurve sowie eines Weg-Zeit- Diagramms.

Eine Exzenterpresse 1 weist ein Pressengestell 2 auf, das als Rahmenkonstruktion ausgeführt ist. Vier Zuganker 3 schrumpfen den Pressentisch 4, die beiden Seitenständer und die Quer­ traverse 5 zu einem geschlossenen Rahmen zusammen. Der Werkzeug­ schlitten 6 wird in bekannter Weise über eine Pleuelstange 7 durch eine angetriebene Exzenterwelle 8 auf- und abbewegt, wobei der Werkzeugschlitten 6 mit einem Untergesenk 9 zusammen arbeitet. Ein Elektromotor 11 treibt über Keilriemen 12 ein auf einer Vorgelegewelle 13 angeordnetes Schwungrad 14 an, und über ein Vorgelegeritzel 15 wird die Antriebsleistung auf ein an beiden Seiten auf der Hauptachse gelagertes, großes Zahnrad 16 übertragen (vergleiche die Fig. 2 und 3). Für den selbsttätigen, schrittweisen Werkstücktransport dienen Hubbalken 17 einer Hubbalkenautomatik 18, wobei die Hubbalken seitlich und in der Höhe des Untergesenks 9 verlaufen. Um einen Gleichlauf zu erzielen und beim Warmschmieden die Werkstücke bzw. Schmiede­ teile im Durchlaufbetrieb der Exzenterpresse 1 mittels der Hubbalken 17 von einem Gesenk zum anderen zu transportieren, ist die Exzenterwelle 8 an ihren beiden Enden mit den gleichen Ungleichförmigkeitsantrieben 19 versehen, die als Umlaufräder­ getriebe 20 (vergleiche die Fig. 4a und 4c) ausgebildet sind.

Wie sich im einzelnen aus den Fig. 2 und 3 sowie 4c ergibt, besteht das Umlaufrädergetriebe 20 aus einem über eine Gehäusekappe 22 fest mit dem Pressengestell 2 verbundenen innenverzahnten Hohlrad 23. In dem Hohlrad 23 ist ein mit dessen Verzahnung kämmendes Planetenritzel 24 angeordnet, das über ein Zwischenrad 25 getrieblich mit einem auf der Exzenterwelle 8 gelagerten Ritzel 26 verbunden ist. Sowohl das Planetenritzel 24 als auch das Zwischenrad 25 ist auf einer Tragachse 27 befestigt; die Tragachsen 27 sind in einer Exzenterbüchse 28 angeordnet, auf der außerdem das große Zahnrad 16 lagert.

Im Betrieb der Exzenterpresse 1 gibt der Elektromotor 11 seine Antriebsleistung über die Keilriemen 12, das Schwungrad 14 und das Vorgelegeritzel 15 auf das große Zahnrad 16 ab, so daß der Exzenterbüchse 28 und damit der Exzenterwelle 8 eine Drehbewegung auferlegt wird, die sich über die Pleuelstange 7 in eine Auf- und Abbewegung des Werkzeugschlittens 6 umwandelt. Aufgrund des mit dem Umlaufrädergetriebes 20 erreichten Übersetzungsverhältnisses dreht sich die Exzenterwelle 8 dreimal so schnell wie die Exzenterbüchse 28, und es stellt sich eine wie in Fig. 4b dargestellte dreieckige Bewegungsablaufkurve 29 ein, deren Spitze nach unten, zum unteren Umkehrpunkt weist. Die erreichte dreieckige Bewegungsablaufkurve 29 bewirkt im oberen Umkehrpunkt gemäß der im wesentlichen horizontalen Basiskante 31 der Dreieckskurve eine Hub-Ruhelage, während der sich der Werk­ zeugschlitten 6 über längere Zeit nicht bewegt, obwohl sich die Exzenterwelle 8 weiterdreht, und bei nur halber Drehzahl des Hauptantriebes (Motor 11, Schwungrad 14, Vorgelegeritzel 15 und großes Zahnrad 16) eine im unteren Umkehrpunkt gleichhohe Umformgeschwindigkeit, wie sie ansonsten beim Kaltschmieden bei einer im Durchlaufbetrieb arbeitenden vollautomatischen Exzenterschmiedepresse vorliegt (vergleiche auch das Diagramm gemäß Fig. 4d).

Die Dreiecksform der Bewegungsablaufkurve 29 läßt sich in dem Verhältnis des großen Exzenters 32 zu dem kleinen Exzenter 33 variieren, wobei sich eine umso höhere Umformgeschwindigkeit ergibt, je spitzer die Dreieckskurve nach unten zuläuft. Da die Exzenterpresse 1 somit auch beim Warmschmieden im Durchlaufbetrieb arbeiten kann, wird die nicht dargestellte Kupplungs- und Bremseinheit, die auf der Vorgelegewelle 13 angeordnet ist, lediglich beim Ein- und Ausschalten der Exzenterpresse 1 benötigt, wodurch sich ein ruhiger Lauf erreichen und Schaltgeräusche vermeiden lassen; entsprechend werden der Verschleiß sowie der Energieverbrauch an der Kupplungs- und Bremseinheit verringert.

Bei einer anderen, in den Fig. 5a und 5c dargestellten Ausfürung eines Getriebes 21, das im oberen Umkehrpunkt eine Hub-Ruhelage des Werkzeugschlittens 6 bewirkt, kämmt das auf der Exzenterwelle gelagerte Ritzel 26 mit einem stationären Gehäuseritzel 34. Das Getriebe 21 bewirkt gemäß Fig. 5b eine Bewegungsablaufkurve 35, die im wesentlichen kreisförmig, jedoch im Bereich des oberen Umkehrpunktes kerbenartig eingeschnürt ist. Die kerbenartige Einschnürung 36 der Bewegungsablaufkurve 35 führt dazu, daß der Werkzeugsschlitten 6 über einen ausreichenden Zeitraum in einer Ruhelage gehalten wird, die es trotz des Durchlaufbetriebes der Exzenterpresse 1 erlaubt, die für die Hubbalkenautomatik 18 erforderliche Taktzeit einzuhalten und im unteren Umkehrpunkt dennoch mit einer solch hohen Umformgeschwindigkeit zu arbeiten (vergleiche das Diagramm gemäß Fig. 5d), die beim Warmschmieden benötigt wird.

Claims (3)

1. Antrieb für eine Exzenterwelle, der ein Ungleichförmigkeitsantrieb zugeordnet ist und auf der eine mit dem auf- und abbeweglichen Werkzeugschlitten verbundene Pleuelstange gelagert ist, einer automatischen Exzenterschmiedepresse zum Warmschmieden von schrittweise durch den Schmiedebereich geförderten Werkstücken, dadurch gekennzeichnet, daß der Ungleichförmigkeitsantrieb (19) als Umlaufrädergetriebe (20) mit einer Hub-Ruhelage des Werkzeugschlittens (6) im oberen Umkehrpunkt ausgebildet ist.

2. Antrieb für eine Exzenterwelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Umlaufrädergetriebe (20) ein stationäres, innenverzahntes Hohlrad (23) aufweist, das mit einem Planetenritzel (24) kämmt, welches über ein Zwischenrad (25) getrieblich mit einem auf der Exzenterwelle (8) gelagerten Ritzel (26) verbunden ist.

3. Antrieb für eine Exzenterwelle nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl der Exzenterwelle (8) dreimal so hoch ist wie die Hubzahl des Werkzeugschlittens (6).