DE4430216A1 - Mechanische Presse - Google Patents

Description

Diese Erfindung betrifft eine mechanische Presse bzw. Preß­ maschine der Art, in welcher ein Schlitten linear durch einen rotierenden Nocken hin- und herbewegt wird.

Im allgemeinen werden in Abhängigkeit von der Art des An­ triebsmechanismus für einen Schlitten die mechanischen Pres­ sen in eine Kurbelpresse, eine Gelenkpresse (Kniehebelpresse) und eine Exzenter- bzw. Nockenpresse eingeteilt. In einer Kurbelpresse wird die Drehungsenergie, die in einem Schwung­ rad gespeichert ist, in eine lineare Wechselbewegung eines Schlittens durch eine Kurbelwelle und ein Pleuel umgewandelt. Obwohl die Kurbelpresse im Aufbau einfach ist und überaus weite Benutzung gefunden hat, hat sie doch Probleme im Hin­ blick auf die Starrheit und die Erzeugung von Wärme. In einer Kniehebelpresse wird die Drehungsenergie eines Schwungrades in eine gerade Wechselbewegung eines Schlittens durch eine Kurbelwelle, ein Pleuel und einen Kniehebel umgewandelt. In der Kniehebelpresse ist die Änderung im Hub in der Nähe des unteren Totpunktes klein, und diese Presse widersteht gut einer Stoßlast, hat aber das Problem, daß der Aufbau kompli­ ziert ist. In einer Exzenterpresse wird die Drehungsenergie eines Schwungrades in eine lineare Wechselbewegung eines Schlittens durch einen Nocken und eine Verbindungsstange bzw. ein Pleuel umgewandelt. Obwohl es ziemlich schwierig ist, einen Nocken herzustellen, hat die Nockenpresse das Merkmal, daß eine Kurve mit der Bewegung des Schlittens frei durch ge­ eignete Bestimmung der Ausbildung des Nockens festgesetzt werden kann.

Mechanische Pressen werden auch anhand der Anzahl von Verbin­ dungsabschnitten zwischen einem Schlitten-Antriebsmechanismus und dem Schlitten eingeteilt. Es werden, mehr im einzelnen, solche Pressen, die einen Verbindungsabschnitt aufweisen, eine Einzel-Punkt-Presse genannt, solche Pressen, die zwei Verbindungsabschnitte haben, werden Zwei-Punkt-Pressen ge­ nannt, und solche Pressen, die vier Verbindungsabschnitte ha­ ben, in denen zwei Verbindungspunkte jeweils neben den ande­ ren beiden Verbindungspunkten in nebengeordneter Zuordnung zu diesen vorgesehen sind, werden Vier-Punkt-Pressen genannt. Die Ein-Punkt-Presse ist geeignet zum Pressen einer verhält­ nismäßig kleinen Fläche, die dem Schlitten keine unausgegli­ chene Last mitteilt, und die Zwei-Punkt-Presse und die Vier- Punkt-Presse sind geeignet, um eine verhältnismäßig große Fläche zu pressen, die dem Schlitten eine unausgeglichene Last mitteilt. Der Schwerpunkt eines Gesenkes, das an der Presse angebracht ist, ist nicht stets an der Mitte der Presse angeordnet, und auch eine Last während des Preßvor­ ganges ist nicht stets an der Mitte der Presse angeordnet. Wenn deshalb der Preßvorgang durch den Schlitten durchgeführt wird, an dem das Gesenk, das einer solchen unausgeglichenen Last ausgesetzt ist, angebracht ist, dann wird der Schlitten bei der Ein-Punkt-Presse so gekippt, daß kein präziser Preß­ vorgang durchgeführt werden kann.

Wie oben beschrieben, gibt es mehrere Arten herkömmlicher Pressen, die ihre jeweiligen Vorzüge und Nachteile haben, und sie wurden wahlweise in Übereinstimmung mit der Art der aus­ zuführenden Arbeit benutzt. Die Pressen sind jedoch kostspie­ lig, und wenn eine unterschiedliche Presse jedesmal dann eingeführt wird, wenn eine unterschiedliche Art von Arbeit durchgeführt werden soll, sind hohe Anlagenkosten und ein großer Aufstellungsraum erforderlich, und zusätzliche Ein­ richtungen, die jeweils für mehrere Arten von Pressen geeig­ net sind, sind erforderlich. Dies führt zu dem Problem, daß die Produktionskosten erhöht werden. Es wurde deshalb ge­ wünscht, eine Allzweck-Presse vorzusehen, die die Vorteile der unterschiedlichen Arten der herkömmlichen Pressen auf­ weist.

Angesichts der obigen Probleme ist es ein Ziel dieser Erfin­ dung, eine mechanische Allzweck-Presse vorzusehen, die die Vorzüge der herkömmlichen Pressen aufweist bzw. vereinigt.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine mechanische Presse vorgesehen, mit den folgenden Merkmalen:
ein Schlitten, der an einem Rahmen zur vertikalen Gleitbewegung getragen ist, wobei der Schlitten ein oberes Pressengesenk aufweist, das an seiner unteren Fläche ange­ bracht ist,
ein Paar Gleitblöcke, die am rechten bzw. linken Sei­ tenabschnitt des Rahmens zur horizontalen Gleitbewegung ange­ bracht sind,
ein Nocken-Nachläufer und eine Kurvenrolle, die drehbar an jedem der beiden Gleitblöcke angebracht sind,
ein Paar aus einer rechten und linken Verbindungsstan­ ge, die drehbar mit ihren einen Enden jeweils mit einem der beiden Gleitblöcke verbunden sind, während die anderen Enden der beiden Verbindungsstangen schwenkbar mit dem Schlitten verbunden sind,
eine Antriebswelle, die drehbar am Rahmen angebracht ist, wobei die Antriebswelle an ihrem einen Ende mit einer Drehungs-Übertragungseinrichtung verbunden ist, und
ein Rippennocken, der am anderen Endabschnitt der An­ triebswelle zur gemeinsamen Drehung mit dieser angebracht ist, wobei der Rippennocken einen Umfangsabschnitt aufweist, der zwischen dem Nocken-Nachläufer und der Kurvenrolle je­ weils eines jeden der beiden Gleitblöcke so gehalten wird, daß die beiden Gleitblöcke in symmetrischer Weise rechts und links zu einer Wechselbewegung angetrieben werden.

Deshalb liefern bei der vorliegenden Erfindung der Rippen­ nocken, die Gleitblöcke, die Verbindungsstangen und der Schlitten gemeinsam einen Aufbau, wie er durch die Kombina­ tion einer Kniehebelpresse und einer Exzenterpresse erreicht würde. Somit ist eine hervorragende mechanische Presse vorge­ sehen, die einfach im Aufbau ist, in nur geringerem Maße von Wärme beeinflußt wird, einer Stoßlast und einer unausgegli­ chenen Last gut widersteht und eine Bewegungskurve bzw. einen Bewegungsablauf gestattet, die bzw. der frei gewählt werden kann.

Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung wird anhand der beigefügten, schematischen Zeichnung beispielsweise noch nä­ her erläutert. In dieser ist:

Fig. 1 ein schematischer Querschnitt eines bevorzug­ ten Ausführungsbeispiels einer mechanischen Presse der vor­ liegenden Erfindung, von ihrer Vorderseite her gesehen,

Fig. 2 ein schematischer Querschnitt der Presse, von ihrer einen Seite her gesehen,

Fig. 3 ein schematischer Schnitt durch einen Nocken­ mechanismusabschnitt, von der Oberseite der Presse her ge­ sehen,

Fig. 4 ein schematischer Schnitt durch ein anderes bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer mechanischen Presse der vorliegenden Erfindung, von ihrer Vorderseite her gesehen,

Fig. 5 ein schematischer Querschnitt der Presse der Fig. 4, von ihrer einen Seite her gesehen, und

Fig. 6 ein schematischer Schnitt des Nockenmechanis­ musabschnitts der Presse der Fig. 4, von ihrer Oberseite her gesehen.

Es werden nun die bevorzugten Ausführungsbeispiele beschrie­ ben. Fig. 1 ist ein schematischer Querschnitt eines bevorzug­ ten Ausführungsbeispiels einer mechanischen Presse der vor­ liegenden Erfindung, von ihrer Vorderseite her gesehen, Fig. 2 ist ein schematischer Schnitt durch die Presse, von ihrer einen Seite her gesehen, und Fig. 3 ist ein schematischer Schnitt eines Nockenmechanismusabschnitts, von der Oberseite der Presse her gesehen. Ein Rahmen 1 umfaßt einen oberen tragenden Abschnitt 2, einen mittleren tragenden Abschnitt 3, einen unteren tragenden Abschnitt 4 und ein Paar vorspringen­ der Zwischenabschnitte 5, die zwischen dem oberen tragenden Abschnitt 2 und dem mittleren tragenden Abschnitt 3 angeord­ net sind und nach innen aufeinander zu von der rechten bzw. linken Seitenwand des Rahmens 1 vorstehen. Ein Schlitten 7 mit rechteckiger Form ist durch ein Lager 6 am mittleren tragenden Abschnitt 3 für die Gleitbewegung in vertikaler Richtung getragen. Ein oberes Pressengesenk ist an einer un­ teren Fläche des Schlittens 7 angebracht. Eine Führungsnut 8 ist sowohl im rechten als auch im linken vorspringenden Zwi­ schenabschnitt 5 ausgebildet und erstreckt sich horizontal.

Ein Gleitblock 10 ist verschieblich in jeder der Führungsnu­ ten 8 durch ein Lager 9 aufgenommen. Zwei Nocken-Nachläufer 11 sind drehbar an einem inneren Abschnitt eines jeden des Paares aus rechtem und linkem Gleitblock 10 angebracht, und eine Kurvenrolle 12 ist drehbar an einem äußeren Abschnitt eines jeden Blocks 10 angebracht. Eine Verbindungsstange 14 bzw. ein Pleuel ist drehbar oder schwenkbar mit ihrem bzw. seinem einen gegabelten Ende an einer tragenden Welle 13 für jede Kurvenrolle 12 auf eine solche Weise angebracht, daß die Kurvenrolle 12 im gegabelten Ende der Verbindungsstange 14 aufgenommen ist. Das andere gegabelte Ende einer jeden Ver­ bindungsstange 14 ist schwenkbar mit einer oberen Fläche des Schlittens 7 durch einen Verbindungszapfen 15 verbunden.

Eine Eingangs- bzw. Antriebswelle 16 ist drehbar an der Rück­ wand des Rahmens 1 durch Lager 17 und 18 getragen, wobei sich diese Antriebswelle 16 durch die Rückwand von der Rückseite des Rahmens 1 her zu seiner Vorderseite hin erstreckt. Ein Schwungrad 19 ist fest am einen Ende der Antriebswelle 16 an­ gebracht und wird durch einen Motor 20 zur Drehung durch eine Treibscheibe 21, die fest an der rotierenden Welle des Motors 20 angebracht ist, und einen Riemen 22 angetrieben, der um die Treibscheibe 21 und das Schwungrad 19 herumgelegt ist. Ein Rippennocken 23 ist fest am anderen Endabschnitt der An­ triebswelle 16 angebracht und weist einen Rand auf, der an seiner äußeren Umfangskante ausgebildet ist und nach vorne und hinten vorsteht. Der Rand des Rippennockens 23 ist im Hinblick auf die Mitte oder Drehachse des Rippennockens 23 symmetrisch. Die beiden Nocken-Nachläufer 11, von denen jeweils einer an jedem Gleitblock 10 getragen ist, stehen in ständiger Berührung mit der inneren Umfangsfläche des Randes des Rippennockens 23, während die Kurvenrollen 12, von denen jeweils eine an jedem Gleitblock 10 getragen ist, in Berüh­ rung mit der äußeren Umfangsfläche des Randes des Rippen­ nockens 23 gehalten wird. Die beiden Nocken-Nachläufer 11 und die Kurvenrollen 12, die entsprechend an jedem Gleitblock 10 getragen sind, werden in Übereinstimmung mit der Drehung des Rippennockens 23 gedreht, um die beiden Gleitblöcke 10 rechts und links in Gegenrichtungen hin- und herzubewegen, d. h. auf­ einander zu und voneinander weg. Um die beiden Gleitblöcke 10 rechts und links auf symmetrische Weise zu bewegen, ist der Rippennocken 23 so ausgebildet, daß S = 2n (n = 1, 2, 3, 4 . . . ) hergestellt ist, wobei S die Anzahl von Vorsprüngen des Rippennockens 23 darstellt. Wenn beispielsweise n = 1 gewählt ist, dann wird S = 2 erreicht, und deshalb ist ein symmetrischer 180°-Nocken vorgesehen, bei dem die Anzahl der Vorsprünge sowie die Anzahl der Vertiefungen 2 ist. Wenn n = 2 gewählt ist, dann ist ein geviertelter Nocken vorge­ sehen, bei dem die Anzahl von Vorsprüngen sowie die Anzahl von Vertiefungen 4 beträgt, wobei in diesem Fall der Schwer­ punkt des Nockens stets mit der Drehachse des Nockens zusam­ menfällt, so daß der Nocken eine gute Drehungs-Auswuchtung hat. Die Lagen des rechten und linken Verbindungszapfens 15 an der oberen Fläche des Schlittens 7, die Lagen des rechten und linken Tragezapfens 13 an den Gleitblöcken 10 und die Lage der Drehung des Rippennockens 23 sind so bestimmt, daß die Geschwindigkeit am unteren Totpunkt des Hubes des Schlit­ tens 7 am niedrigsten ist, so daß eine Art Kniegelenkmecha­ nismus vorgesehen ist.

Die Wirkungsweise der obigen mechanischen Presse wird nun beschrieben. Wenn der Motor 20 gedreht wird, um seine Dreh­ kraft auf das Schwungrad 19 über die Treibscheibe 21 und den Riemen 22 zu übertragen, wird der Rippennocken 23 aus der dargestellten Lage heraus (wo die Vertiefungen des Rippen­ nockens 23 an den Nocken-Nachläufern 11 und den Kurvenrollen 12 angeordnet sind) gedreht oder winklig bewegt, so daß der rechte und linke Gleitblock 10 voneinander weg aus der darge­ stellten Lage in die rechte bzw. linke symmetrische Lage be­ wegt werden. In Übereinstimmung mit dieser Bewegung wird jede Verbindungsstange 14 bzw. jedes Pleuel in eine vertikal aus­ gerichtete Lage bewegt, um den Schlitten 7 aus dem darge­ stellten oberen Totpunkt nach unten anzutreiben. Wenn der Rippennocken 23 sich um 90° gedreht hat, so daß die Vor­ sprünge des Rippennockens 23 die Nocken-Nachläufer 11 und die Kurvenrollen 12 erreichen, dann haben die beiden Gleitblöcke 10 ihren größten Abstand voneinander, und der Schlitten 7 ist am unteren Totpunkt angeordnet, wobei er ein Werkstück bear­ beitet. Zu diesem Zeitpunkt wird eine Preßlast in der Nähe des unteren Totpunktes auf die beiden Verbindungsstangen 14 übertragen und bewirkt es, den Schlitten 7 nach oben zu pres­ sen, und die meisten Kraftkomponenten der Last, die auf den Schlitten 7 einwirken, werden unmittelbar auf den Rahmen 1 durch die Lager 9 übertragen, und die verbleibenden Kraftkom­ ponenten sind als eine Last wirksam, die den Rippennocken 23 belastet. Deshalb ist die Last, die am Rippennocken 23 wirk­ sam wird, verringert, und dies fördert wiederum vorteilhaf­ terweise die Sicherheit der Nockenvorrichtung. Im übrigen ist der Schlitten 7 mit den beiden Verbindungsstangen 14 ver­ bunden und bildet somit eine Zwei-Punkt-Presse; deshalb wird selbst dann, wenn das Gesenk einer unausgeglichenen Last un­ terzogen wird, die Parallelität der Gleitblöcke 10 nicht be­ einträchtigt, und somit kann der Schlitten 7 angetrieben wer­ den, ohne gekippt zu werden, und deshalb kann der Preßvorgang mit hoher Genauigkeit durchgeführt werden.

Die Fig. 4 bis 6 zeigen ein anderes bevorzugtes Ausführungs­ beispiel der vorliegenden Erfindung. Dieses Ausführungsbei­ spiel unterscheidet sich vom ersterwähnten Ausführungsbei­ spiel nur dahingehend, daß die Verbindungspunkte zwischen dem Schlitten 7′ und den Verbindungsstangen 14′ vier sind. Mehr im einzelnen ist ein Paar gegabelter Verbindungsabschnitte 7′a und 7′b sowohl am rechten als auch am linken Endabschnitt der oberen Oberfläche des Schlittens 7′ ausgebildet. Zwei Verbindungsabschnitte 14′a und 14′b sind am unteren Ende einer jeden der beiden Verbindungsstangen 14′ ausgebildet und sind schwenkbar durch jeweilige Verbindungszapfen 15′a und 15′b mit den Verbindungsabschnitten 7′a bzw. 7′b verbunden. Der andere Aufbau ist derselbe wie der des ersten Ausfüh­ rungsbeispiels, und deshalb wird dessen Erläuterung wegge­ lassen. In diesem Ausführungsbeispiel ist wegen der Vier- Punkt-Verbindungsanordnung der Schlitten 7′ nicht nur daran gehindert, nach rechts oder links gekippt zu werden, sondern auch daran gehindert, nach vorne und hinten gekippt zu wer­ den.

Wie oben beschrieben, bilden der Rippennocken, die Gleit­ blöcke und die Verbindungsstangen geineinsam eine Art Kniege­ lenkmechanismus, und es ist eine Zwei-Punkt- oder Vier-Punkt- Presse vorgesehen; deshalb kann eine mechanische Presse er­ reicht werden, die einfach im Aufbau ist, einen kurzen Span­ nungsweg hat, der Stoßlast der Presse und einer unausgegli­ chenen Last gut widersteht und weniger durch Wärmeeinwirkung beeinträchtigt wird. Ferner ist wegen der Kniehebelwirkung die Geschwindigkeit in der Nähe des unteren Totpunktes ver­ ringert, und deshalb kann eine mechanische Presse vorgesehen werden, die am unteren Totpunkt hochpräzise ist und Geräusche mindert. Außerdem können vorteilhafte Wirkungen dahingehend erreicht werden, daß die Bewegungskurve bzw. der Bewegungsab­ lauf frei gewählt werden kann, da als Antriebseinrichtung ein Nocken benutzt ist, daß eine gute Drehungs-Auswuchtung erhal­ ten werden kann, da die Anzahl von Vorsprüngen des Nockens auf ein ganzzahliges Vielfaches von 2 festgesetzt ist, und daß der Wirkungsgrad des Vorgangs hoch ist, da ein Nockenme­ chanismus mit einem Rollenpaar benutzt ist.

Die Erfindung betrifft somit eine mechanische Allzweck- Presse, die die Vorzüge einer Kurbelpresse, einer Kniehebel­ presse und einer Exzenterpresse vereint. Die Presse umfaßt einen Schlitten 7, der an einem Rahmen 1 zur vertikalen Gleitbewegung angebracht ist, und weist ein oberes Pressen­ gesenk auf, das an seiner unteren Fläche angebracht ist, ein Paar Gleitblöcke 10, die am rechten bzw. linken Seitenab­ schnitt des Rahmens zur horizontalen Gleitbewegung angebracht sind, ein Paar aus einer rechten und linken Verbindungsstange 14, die mit ihren einen Enden schwenkbar jeweils mit einem Gleitblock 10 verbunden sind und mit ihren anderen Enden mit dem Schlitten 7 schwenkbar verbunden sind, eine Antriebswelle 16, die drehbar am Rahmen 1 angebracht ist und mit ihrem einen Ende mit einem Schwungrad 19 verbunden ist, und einen Rippennocken 23, der am anderen Endabschnitt der Antriebs­ welle 16 angebracht ist, wobei der Rippennocken 23 einen Umfangsabschnitt aufweist, der zwischen dem Nocken-Nachläufer 11 und der Kurvenrolle 12 gehalten ist, die jeweils an den beiden Gleitblöcken 10 angebracht sind, um die beiden Gleit­ blöcke 10 rechts und links in symmetrischer Weise hin- und herzubewegen.

Claims (3)

1. Mechanische Presse, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:
ein Schlitten (7), der an einem Rahmen (1) zur vertika­ len Gleitbewegung getragen ist, wobei der Schlitten (7) ein oberes Pressengesenk aufweist, das an seiner unteren Fläche angebracht ist,
ein Paar Gleitblöcke (10), die am rechten bzw. linken Seitenabschnitt des Rahmens (1) zur horizontalen Gleitbewe­ gung angebracht sind,
ein Nocken-Nachläufer (11) und eine Kurvenrolle (12), die drehbar an jedem der beiden Gleitblöcke (10) angebracht sind,
ein Paar aus einer rechten und linken Verbindungsstange (14), die drehbar mit ihren einen Enden jeweils mit einem der beiden Gleitblöcke (10) verbunden sind, während die anderen Enden der beiden Verbindungsstangen (14) schwenkbar mit dem Schlitten (7) verbunden sind,
eine Antriebswelle (16), die drehbar am Rahmen (1) an­ gebracht ist, wobei die Antriebswelle (16) an ihrem einen Ende mit einer Drehungs-Übertragungseinrichtung (19, 21, 22) verbunden ist, und
ein Rippennocken (23), der am anderen Endabschnitt der Antriebswelle (16) zur gemeinsamen Drehung mit dieser ange­ bracht ist, wobei der Rippennocken (23) einen Umfangsab­ schnitt aufweist, der zwischen dem Nocken-Nachläufer (11) und der Kurvenrolle (12) jeweils eines jeden der beiden Gleit­ blöcke (10) so gehalten wird, daß die beiden Gleitblöcke (10) in symmetrischer Weise rechts und links zu einer Wechselbewe­ gung angetrieben werden.

2. Mechanische Presse nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das andere Ende einer jeden der beiden Verbindungsstangen (14′) mit dem Schlitten (7′) jeweils an zwei Punkten verbunden ist (Fig. 5).

3. Mechanische Presse nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rippennocken (23) einen Rand aufweist, der an seiner äußeren Umfangskante ausgebildet ist, wobei dieser Rand zwischen dem Nocken-Nach­ läufer (11) und der Kurvenrolle (12) gehalten ist, die je­ weils an jedem der beiden Gleitblöcke (10) angebracht ist, wobei der Rand bezüglich der Drehungsachse des Rippennockens (23) symmetrisch ist, und wobei der Rand Vorsprünge aufweist, deren Anzahl ein ganzzahliges Vielfaches von 2 ist.