DE829082C

DE829082C - Mechanisch angetriebene Kniehebelpresse

Info

Publication number: DE829082C
Application number: DEB10415A
Authority: DE
Inventors: William Klocke
Original assignee: EW Bliss Co Inc
Current assignee: EW Bliss Co Inc
Priority date: 1941-03-20
Filing date: 1950-09-29
Publication date: 1952-01-21
Also published as: GB554143A; US2280587A

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 21. JANUAR 1952

B 104151b 149g

Die Erfindung bezieht sich auf mechanisch angetriebene Kniehebelpressen, wie sie insbesondere zur Formgebung von Gegenständen aller Art durch Pressen verwendet werden.

Bei derartigen Fertigungsvorgängen ist eine große Arbeitsgenauigkeit erwünscht, damit nicht nachträglich ein Bearbeiten der gepreßten Gegenstände notwendig ist, was einen Zeit- und Geldverlust bedingt.

Beim Pressen, insbesondere verwickelter Formen, ist immer eine gewisse Zeit erforderlich, damit das Material die Hohlräume durch Verdrängen der darin vorhandenen Luft und Eindringen in die äußersten Ecken füllen kann.

Die Genauigkeit der gepreßten Gegenstände ist

nun nicht nur hiervon und von der mechanischen 'Vollkommenheit der Presse selbst, sondern auch von dem Ausgleich der bei der Formgebung auftretenden Spannungen, der schon vor der Beendigung des Pressens erfolgt sein muß, abhängig, ao Die fertiggepreßten Gegenstände sollen nämlich keine inneren Spannungen besitzen, die sie verwerfen oder in anderer Weise Abweichungen von der ihnen durch die Formwerkzeuge gegebenen Gestalt hervorrufen. Zur Verhinderung dieses »5 Übelstandes ist es nicht nur nötig, daß der Widerstand des Materials bei der Formung durch die Formwerkzeuge überwunden wird, sondern es muß auch während der Formung eine Zeitspanne zur Verfügung stehen, in der die bisher erzeugten inneren Spannungen sich ausgleichen können.

Erfindungsgemäß werden nun die bisher bei der Formgebung von Gegenständen durch Pressen auftretenden Nachteile dadurch vermieden, daß die

Bewegung des Pressenschlittens während der Formung in besonders vorteilhafter Weise ausgeführt wird. Im Gegensatz zum gewöhnlichen Kurbelantrieb bewegt sich der Schlitten erfindungsgemäß während des Leerlaufs, d. h. während des größeren Teiles des Rückhubes und des größeren Teiles des Arbeitshubes, schneller und hat am Ende des Arbeitshubes eine absolute Ruhepause, deren Dauer in weiten Grenzen verändert

ίο werden kann. Ferner verlangsamt sich die Schlittenbewegung gegen das Ende zu vor Erreichung der Runepause. Eine solche absolute Ruhepause des Schlittens in der unteren Totpunktstellung, und zwar vorzugsweise über etwa 130⁰ Kurbelwinkel, kann leicht erreicht werden. Hierbei erfolgen dann der Rück- und der Arbeitshub sowie die Verlangsamung des Hubes gegen das untere Ende des Arbeitshu'bes zu in dem bis zu 360⁰ Kurbelwinkel noch verbleibenden Bereich.

Diese Arbeitsweise wird mit einer mechanisch angetriebenen Kniehebelpresse mit zwischen Pressenkopf und Schlitten befindlichem Kniehebelpaar erreicht, wenn das Kniegelenk des Kniehebelpaares mit dem freien Ende der Antriebsstange des Kurbelmechanismus durch einen Lenker verbunden wird, dessen mit der Antriebsstange gebildetes ■ Verbindungsgelenk in einer Führung geführt ist, die einen bogenförmigen Teil mit einem Radius gleich der Lenkerlänge hat und so angeordnet ist, daß das Verbindungsgelenk bei erreichter Kniehebelstrecklage einen Kreisbogen um das Kniehebelgelenk beschreibt, das während desjenigen Teiles des Kreislaufes des Kurbelantriebes stehenbleibt, der der Hinundherbewegung des Verbindungsgelenkes im Bogen der Führung entspricht.

Bei einem solchen Kurbelantrieb wirkt sich die von den Preßwerkzeugen auf das zu formende Material ausgeübte Preßkraft zuerst schnell aus und verlangsamt sich, wenn der Schlitten sich dem Ende seines Arbeitshubes nähert. Das Material hat also Zeit zu fließen und vollständig und genau alle Teile des in den Formwerkzeugen vorhandenen Raumes einschließlich der tiefen Ausnehmungen auszufüllen und die in den Räumen vorhandene Luft zu verdrängen. Die auf das Material wirkende Preßkraft bleibt über einen längeren Zeitraum konstant, während dem die in dem geformten Material vorhandenen inneren Spannungen sich ausgleichen können bzw. beseitigt oder so weit verringert werden, daß sich das Formstück nach dem öffnen der Formwerkzeuge nicht wirft oder infolge von inneren Spannungen verformt wird. Die Herstellung von immer gleich gestalteten und genau geformten Gegenständen kann daher mittels einer solchen Presse mit größerer Leichtigkeit und Vollkommenheit als bisher erfolgen.

Bei der erfindungsgemäß ausgebildeten Presse können die den Schlitten antreibenden Teile große und konzentrierte Arbeitskräfte übertragen, die von einem zum anderen Teil unter günstigen Winkeln geleitet werden. Der Aufbau einer solchen Presse ist einfach und kräftig.

Nähere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels. Es zeigt

Abb. ι eine senkrechte Schnittansicht dieser Ausführung;

Abb. 2 ist eine schematische Ansicht einiger in Abb. ι dargestellten Teile und zeigt die Stellung der den Schlitten antreibenden Teile am oberen Ende seines Hubes;

Abb. 3 ist ein Querschnitt nach der Linie 3-3 der Abb. ι;

Abb. 4 ist ein Diagramm der Schlittenbewegung.

10 bezeichnet das Rahmengestell einer Presse, welches einen Tisch 11 und einen Kopf 12 hat. 15 bezeichnet einen auf und ab gehenden, werkzeugtragenden Schlitten, dessen Bewegungen in beliebiger Weise, wie beispielsweise mittels an dem Rahmengestell sitzender Führungsleisten 17, 18, geführt werden.

Die Vorrichtung zur Hinundherbewegung des Schlittens 15 weist Kniehebel 20, 21 auf, die bei 23 miteinander sowie bei 25 und 26 mit dem Kopf bzw. dem Schlitten verbunden sind. Bei der dargestellten Ausführung ist der Kopf mit einer Einrichtung versehen, um die untere Endstellung des Schlittens 15 einzustellen.

Diese Einrichtung weist einen Keil 30 und einen Klote 31 auf, der an dem Kopf hängt. Bei der dargestellten Ausführung ist der Kniehebel 20 mit dem Klotz 31 verbunden.

35 bezeichnet einen Lenker, der an den vereinigten Kniehebeln 20, 21 angreift; beim dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt diese Verbindung vorteilhaft an dem Zapfen 23, um den sich die Kniehebel 21, 20 drehen. Die Form der Hebel 20, 21 ist beim Ausführungsbeispiel ein sogenanntes Kniegelenk, wie ein solches Gelenk in der Pressenterminologie bezeichnet wird.

37 bezeichnet eine Antriebsstange, die an dem Lenker 35 in bliebiger Weise, wie beispielsweise mittels eines Zapfens 39, angreift, der durch den Lenker 35 u. dgl. durch das Ende der Antriebsstange 37 hindurchgeht. Wie dargestellt, ist der Lenker 35 doppelt ausgebildet und greift zu beiden Seiten der Kniehebel 20, 21 an dem Zapfen 39 an.

Die Antriebsstange 37 wird in beliebiger Weise auf und ab bewegt. Bei der dargestellten Ausführung greift sie an einer Kurbel 41 an, die auf einer Welle 43 sitzt, die von einem Schwungrad 45 aus über Ritzel und· Zahnräder 46, 47, 48 und 49 angetrieben wird.

60 bezeichnet eine Führung für den Lenker 35· Diese Führung weist einen bogenförmigen Teil 62 auf, der eine Krümmung mit einem Radius entsprechend der Länge des Lenkers 35 hat und so ausgebildet und angeordnet ist, daß er diesen Lenker bei gestreckter Lage der Kniehebel 20, 21 über einen Teil der Bewegung der Antriebsstange 37 führt. Die Führung 60 weist vorteilhaft noch einen Teil 64 auf, der eine beliebige Form haben kann, wie beispielsweise die dargestellte gerade Form. Der Teil 64 der Führung dient dazu, den Lenker 35 über den übrigen Teil der ihm durch die

Antriebsstange 37 erteilten Bewegung zu führen. Die Führung 60 besteht aus in einem entsprechenden Abstand voneinander Hegenden Platten 66, 67 (Abb. 3), die an dem Rahmen befestigt sind. Eine Strebe 69, die quer zu dem Rahmen verläuft, kann vorgesehen sein, um die Führungsplatte 67 zu verstärken, so daß diese besser die auf sie wirkenden Kräfte während des Antriebes des Schlittens aufnehmen kann. Die Führung des Lenkers 35 erfolgt vorteilhaft durch eine Rolle 71 (Abb. 2), die auf dem Zapfen 39 sitzt, welcher durch den Lenker an demjenigen Ende hindurchgeht, das sich in die Führung 60 hinein erstreckt. Eine solche Rolle 71 kann an beiden Seiten des Pressenrahmens vorgesehen sein (Abb. 3).

Um die Antriebskraft äußeret wirksam ausüben und damit die antreibenden Teile sich zu der Zeit des größten Druckes unter den günstigsten Arbeitswinkeln befinden, ist die Umdrehungsrichtung der Kurbel 41 und ihre Lage so, daß der Druck der Antriebsstange 37 im wesentlichen rechtwinklig zum Lenker 35 in demjenigen Teil des Arbeitshuibes des Schlittens 15 verläuft, an dem dieser sich seiner untersten Hubstellung nähert. Diese Bauart und Anordnung ist in Abb. 1 dargestellt, in der der Schlitten 15 sich am untersten Punkt seines Hubes befindet, die Kurbel 41 sich entgegengesetzt zur Uhrzeigerrichtung dreht und die Antriebsstange 37 rechtwinklig zum Lenker 35 verläuft und sich auch in annähernd rechtwinkliger Stellung dieser Lage nähert.

Eine Presse gemäß der Erfindung mit einem Hub von etwa 20 cm und mit einer Arbeitskraft von 200 t arbeitet mit 30 Hüben je Minute, was ungefähr das Dreifache der Geschwindigkeit ist, die mit einer rein hydraulischen Presse erreichbar ist und wobei die erzielten Ergebnisse auch noch l>esser sind.

Arbeitsweise

In Abb. ι ist der Schlitten 15 in der untersten Stellung seines Hubes und in Abb. 2 seine obere Hubstellung dargestellt.

Wenn man von der oberen Hubstellung (Abb. 2) der Teile ausgeht, so bewegt sich beim Niedergang der Antriebsstange 37 der mit dem einen Ende in der Führung 60 geführte Len'ker 35 nach unten und schwingt auf die miteinander verbundenen Kniehebel 20, 21 zu, die sich ihrerseits auf ihre Strecklage zu bewegen. Das vom Schlitten 15 getragene Formwerkzeug stößt nach Überschreiten der halben Hublänge auf den Widerstand eines auf dem Tisch 11 vorgesehenen Unterwerkzeugs durch Vermittlung des zwischen diesen Werkzeugen zu formenden Materials. Wenn die Antriebsstange 37 durch die Kurbel angetrieben wird, erfolgt die Bewegung des Schlittens 15 über einen großen Teil seines Arbeitshubes und desgleichen auch über einen großen Teil seines Rückhubes schnell, wie dies durch die Teile a, b der Kurve in Abb. 4 angegeben ist. Wenn der Schlitten sich der unteren Stellung seines Hubes nähert und die Formwerkzeuge auf den Widerstand des zu formenden Materials auftreffen, bewegt sich der Schlitten im Vergleich zu seiner Abwärtsbewegung bis zu diesem Zeitpunkt sehr langsam und bewegt sich fortschreitend immer langsamer, bis die Bewegung aufhört. Die Bewegung des Schlittens 15 kommt zum Stillstand, wenn der Lenker 35 eine Stellung rechtwinklig zu der Strecklage der Kniehebel 20, 21 erreicht (Abb. 1); die verhältnismäßig langsame, am Ende auftretende Bewegung des Schlittens 15 ist durch den Teil c der Kurve (Abb. 4) angegeben. Wenn die Kniehebel 20, 21 ihre Strecklage (Stellung in Abb. 1) erreichen, beginnt der bogenförmige Teil 62 der Führung 60 seine Wirkung auf den Lenker 35. Wenn die Antriebsstange 37 ihre Bewegung fortsetzt, bewegt sich das geführte Ende des Lenkers 35 in dem bogenförmigen Teil 62 der Führung, und während dieses geführte Ende des Lenkers 35 sich in dem bogenförmigen Teil 62 verschiebt, verbleiten die Kniehebel 20, 21 in ihrer Strecklage; es wird ihnen also durch die Antriebsstange 37 keine Bewegung erteil't, und der Schlitten 15 hat eine vollständige Ruhepause. Bei der beschriebenen Bauart und Anordnung bleibt der Schlitten über 130⁰ der Kurbelbewegung vollkommen ruhig stehen, und die in Schlittentiefststellung und aus ihr zurückführenden Hubbewegungen des Schlittens erfolgen während der verbleibenden 230⁰. Gewöhnlich folgen die Arbeitskreisläufe aufeinander, und mit der Presse gemäß der Erfindung wird eine lange, vollkommene Ruhepause ohne die Benutzung einer Kupplung erzielt.

Die Dauer der vollkommenen Ruhepause kann durch Änderung der Bewegungslänge der Schwingbewegung des Lenkers 35 in dem bogenförmigen Teil 62 der Führung verändert werden.

Um zuverlässig ein Ausknicken der gestreckten 10c Kniehebel 20, 21 mit rückläufigem Hub unter der Einwirkung eines Druckes zu verhindern, soll der wirksame Bogenwinkel des Teiles 62 bzw. die entsprechende Winkelbewegung des Lenkers 45° nicht übersteigen.

Während der Leergänge des Abwärtshubes und des Rückhubes erfolgt die Schlittenbewegung verhältnismäßig sehr schnell, wie dies durch die Teile α und b der in Abb. 4 dargestellten Kurve angedeutet ist. Während Druck durch die Formwerkzeuge ausgeübt wird, bewegt sich der Schlitten 15 verhältnismäßig langsam, und die Bewegungsgeschwindigkeit vermindert sich fortschreitend, bis der Schlitten die Stellung seiner vollkommenen Runepause am Ende seines Hubes erreicht. Dieser Teil der Bewegung ist durch den Teil c der Kurve (Abb. 4) angedeutet. Während der Bewegung des Schlittens, in dem Kurventeil c wird durch die Formwerkzeuge ein zunehmender Druck auf das zu formende Material ausgeübt, und das innere Trägheitsvermögen oder der Widerstand gegen ein Fließen in dem Material wird allmählich überwunden, so daß das Fließen des Materials leichter erzielt wird; das fließende Material hat eine Zeitspanne, in der es die Ausnehmungen in dem zwischen den Formwerkzeugen gebildeten

Raum ausfüllt und die Luft heraustreibt, wodurch vollständige und genaue Gestaltungen erzielt werden. Während der Zeit der vollkommenen Ruhepause des Schlittens 15, die durch den Teil d der Kurve dargestellt ist, können die Innenspannungen in dem Material sich ausgleichen und werden bedeutend schwächer oder beseitigt, und der geformte Gegenstand kann nach Aufhebung des von den Formwerkzeugen ausgeübten Druckes seine genaue Gestalt beibehalten und weicht nicht durch Werfen oder Biegen von dieser genauen Gestalt ab infolge der Spannungen, die andernfalls in dem Material verbleiben würden.

Die neuartige Bewegung des Schlittens und seine Kraftanwendung auf das zu formende Material bewirkt eine leichte Bewegung der Teile und vermindert die Stöße und Beanspruchungen be*i deren Betätigung. Die Formwerkzeuge haben auch eine bedeutend längere Lebensdauer als bei mechanischen Pressen gewöhnlicher Bauart.

Durch die neue Bewegung wird eine lange, vollkommene Ruhepause des Schlittens am unteren Ende seines Arbeitshubes ohne die Verwendung einer Kupplung erzielt, und die Arbeitsumläufe erfolgen vorschriftsmäßig nacheinander. Die Benutzung einer Kupplung in dem belasteten Zustand der Presse beansprucht die Kupplung sehr stark, und bei Pressen, die eine große Tonnenleistung haben, ist es nicht praktisch, Kupplungen und insbesondere zwangsläufig wirkende Kupplungen zu benutzen, wenn sich die Presse in belastetem Zustand befindet.

Claims

Patentansprüche:

i. Durch einen Kurbelmechanismus angetriebene Presse, deren werkzeugtragender Schlitten durch Strecken eines zwischen Pressenkopf und Schlitten angeordneten Kniehebelpaares niederbewegt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Kniegelenk (23) des

Kniehebelpaares (20, 21) mit dem freien Ende der Antriebsstange (37) des Kurbelmechanismus durch einen Lenker (35) verbunden ist, dessen mit der Antriebsstange gebildetes Verbindungsgelerik (39) in einer Führung (60) geführt ist, die einen bogenförmigen Teil (62) mit einem Radius gleich der Länge des Lenkers hat und so angeordnet ist, daß das Verbindungsgelenk bei erreichter Kniehebelstrecklage einen Kreisbogen um das Kniegelenk beschreibt, das während desjenigen Teiles des Kreislaufes des Kurbelmechanismus stehen bleibt, der der Hin- und Rückbewegung des \^erbindungsgelenkes im Bogen der Führung (60) entspricht.
2. Presse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Winkelbewegung des Lenkers (35) während des Teiles seiner Bewegung, der durch den bogenförmigen Teil (62) der Führung (60) gesteuert wird, einen Winkel von 45⁰ nicht überschreitet.
3. -Presse, nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsstange (37): der Lenker (35) und die Kniehebel (20, 21) so ausgebildet und angeordnet sind, daß der Druck der Antriebsstange (37) im wesentlichen rechtwinklig zu dem Lenker (35) in demjenigen Teil des Arbeitshubes des Schlittens (15) ausgeübt wird, in dem der Schlitten sich der unteren Stellung seines Hubes nähert.
4. Presse nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsstange (37) mit der Kurbel (41) des Pressenantriebes verbunden ist.
5. Presse nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitten (15) in der unteren Stellung seines Hubes während annähernd 130⁰ des Kurbehveges völlig stillsteht und sich dieser Stellung verlangsamt nähert, dagegen seinen Abwärtshub sowie seinen Rückhub auf dem verbleibenden Kurbelweg schnell vollendet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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