DE4218955C2 - Antrieb für eine Exzenterwelle einer Exzenterschmiedepresse - Google Patents
Antrieb für eine Exzenterwelle einer ExzenterschmiedepresseInfo
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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).
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DE4218955A1 DE4218955A1 (de) | 1993-12-16 |
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DE (1) | DE4218955C2 (de) |
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- 1992-06-10 DE DE19924218955 patent/DE4218955C2/de not_active Expired - Fee Related
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