EP2243571A1 - Stösselverstellsystem für mechanische Pressen mit Kulissenkinematik - Google Patents

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EP2243571A1
EP2243571A1 EP09405070A EP09405070A EP2243571A1 EP 2243571 A1 EP2243571 A1 EP 2243571A1 EP 09405070 A EP09405070 A EP 09405070A EP 09405070 A EP09405070 A EP 09405070A EP 2243571 A1 EP2243571 A1 EP 2243571A1
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mechanical
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toothed
eccentric ring
ram
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Sergio Formenti
Paolo Civardi
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Farina Presse SpA
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J9/00—Forging presses
    • B21J9/10—Drives for forging presses
    • B21J9/18—Drives for forging presses operated by making use of gearing mechanisms, e.g. levers, spindles, crankshafts, eccentrics, toggle-levers, rack bars
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B1/00—Presses, using a press ram, characterised by the features of the drive therefor, pressure being transmitted directly, or through simple thrust or tension members only, to the press ram or platen
    • B30B1/26—Presses, using a press ram, characterised by the features of the drive therefor, pressure being transmitted directly, or through simple thrust or tension members only, to the press ram or platen by cams, eccentrics, or cranks
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B1/00—Presses, using a press ram, characterised by the features of the drive therefor, pressure being transmitted directly, or through simple thrust or tension members only, to the press ram or platen
    • B30B1/26—Presses, using a press ram, characterised by the features of the drive therefor, pressure being transmitted directly, or through simple thrust or tension members only, to the press ram or platen by cams, eccentrics, or cranks
    • B30B1/263—Presses, using a press ram, characterised by the features of the drive therefor, pressure being transmitted directly, or through simple thrust or tension members only, to the press ram or platen by cams, eccentrics, or cranks work stroke adjustment means

Definitions

  • the invention relates to a mechanical press for the hot and cold forging of metals with a ram adjustment system that uses a geared eccentric ring moved by a worm and is in a sliding kinematics.
  • the known systems for height adjustment use complex and bulky devices with relatively long times for adjustment of the press part thickness.
  • the purpose of the invention is the realization of a linkage kinematics press having a reliable system for rapid adjustment of the ram without suspending the production line of the forging line.
  • the main feature of the invention is the plunger adjustment system consisting of a toothed eccentric ring inserted into the gate and rotated by a worm.
  • the scenery is in two parts and locked by screws, which are stretched with springs to pick up the game between scenery and toothed eccentric ring.
  • the upper part of the gate is raised by means of hydraulic cylinders which oppose the closing force exerted by the springs.
  • the worm which is driven by a geared motor and whose position is monitored by an encoder, allows the toothed eccentric ring to run freely in its seat. This device allows the adjustment of the plunger in a very short time without interrupting the production cycle of the press.
  • a temperature sensor inserted in the lower part of the gate constantly measures the temperature of the bearing bush in the toothed eccentric ring.
  • the temperature sensor is located on a holder in the lower part of the gate and at the height of the recess of the toothed eccentric ring in contact with the bearing bush. At the height of the contact point with the temperature sensor, the bearing bush is rotated concentrically to the outer diameter of the toothed eccentric ring, so that a fixed position of the temperature sensor is ensured.
  • the plunger movement (18) (19) is dependent on the rotation of the eccentric shaft (20) in a slide kinematics integrated in the plunger structure (US Pat. Fig.1 ).
  • the link can run freely in the horizontal direction in the ram seat (18) (19) while forcing the ram to perform a vertical descent and ascent with a stroke twice the shaft eccentricity (FIG. 20).
  • pressure pin (15), guide bushes (16) and locknuts (17) which are tightened by a hydraulic device, with the lower part ( 19).
  • the scenery consists of a lower part (01) and an upper part (04) are mechanically locked with screws (06); These screws are clamped with disc springs, so that they lock the toothed eccentric ring (11) in his seat and cancel the existing between the toothed eccentric ring (11) and the slide (01) (04) existing game.
  • hydraulic cylinders (5) oppose the closing force of the upper part of the link (04) and restore the clearance provided between the toothed eccentric ring (11) and the link (01) (04).
  • the toothed eccentric ring (11) can rotate freely in its seat by means of the worm (09).
  • the worm (09) is located in the upper part of the gate (04) to eliminate further stresses during the working phase of the press, and allows to mount axially a geared motor (08) for turning the worm itself (09). Their position is controlled over the entire rotation time of the toothed eccentric ring (11) by means of an encoder (07).
  • the position of the temperature sensor (03), which remains in contact using a spring with the bearing bush (12) does not change in the central part of the bearing bush (12), because this is concentric with the outer diameter of the toothed eccentric ring (11) is rotated.
  • the lower and upper part of the scenery (01) (04) were executed sack channels, which are able to enter by opening radial lubrication holes (14) to the grease. These are executed in the toothed eccentric ring and open into the helical grooves on the inner surface of the bearing bush. This provision allows a uniform distribution of the grease near the work area on the entire pivot of the bearing bush (12).

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Abstract

Mechanische Presse mit Kulissenkinematik (1,4) zur Bewegung des Stößels (18,19), gekennzeichnet durch ein Höhenverstellsystem zur Einstellung der Werkzeuge, mittels eines verzahnten Exzenterrings (11), der in der Kulisse (1,4) gelagert ist und mittels einer Schnecke (9) gedreht wird. Der obere Teil (18) des Stößels ist getrennt, um den Einbau der Bauteile zu erleichtern. Die Kulisse (1,4) besteht aus zwei Teilen (1,4) und ist mechanisch mit Federn, die das Spiel mit dem verzahnten Exzenterring (9) aufheben, verriegelt. Der obere Teil (4) der Kulisse (1,4) wird während der Verstellung mittels Hydraulikzylinder (5) gelöst, was der Schnecke erlaubt (9), den verzahnten Exzenterring (11) frei in seinem Sitz drehen zu lassen. Die Schnecke (9) ist im oberen Teil (4) der Kulisse (1,4) gelagert und von einem Getriebemotor (8) angetrieben; ihre Stellung wird von einem Encoder (7) kontrolliert. Diese Vorrichtung ermöglicht es, den Stößel (18,19) in sehr kurzer Zeit zu verstellen, ohne den Produktionsgang der Presse zu unterbrechen.

Description

    Gebiet der Technik
  • Die Erfindung betrifft eine mechanische Presse für das Warm- und Kaltschmieden von Metallen mit einem Stößelverstellsystem, das einen von einer Schnecke bewegten verzahnten Exzenterring verwendet und sich in einer Kulissenkinematik befindet.
    • Stand der Technik
  • In einer mechanischen Presse für das Schmieden von Metallen ist die Bewegung des Stößels mit Festhub von der Drehung einer Exzenterwelle innerhalb eines aus einer oder mehreren Pleuelstangen bestehenden kinematischen Systems und ähnlichen kinematischen Systemen gegeben. Damit verbunden werden muss ein Stößelverstellsystem, um die Stärke der Pressteile zu ändern und ihre Maßgenauigkeit, die von Werkzeugverschleiß, Einfederung der Presse und Temperaturschwankungen während des Produktionsgangs abhängen, beizubehalten.
  • Die für die Höhenverstellung bekannten Systeme verwenden komplexe und sperrige Vorrichtungen mit relativ langen Zeiten für eine Verstellung der Pressteildicke.
  • Daher muss während des Verstellens der Pressenbetrieb eine Zeit lang unterbrochen werden, was die Produktionskapazität der gesamten Linie nachteilig beeinflusst.
  • Die am häufigsten auf Pressen für das Schmieden von Metall verwendeten Lösungen sind:
    • ○ Im Pressenuntergestell eingesetzte Verstellkeile
    • ○ Zwischen Pleuelfuß und Stößel angebrachter Exzenterbolzen
    • ○ Exzentrische Tischlager, die die gesamte Exzenterwelle mit entsprechendem Schwungrad-Kupplungs-Aggregat und Bremsaggregat bewegen.
    • ○ In einem Pleuelauge oder Pleuelfuß eingesetzter verzahnter Exzenterring mit Schnecke.
    Quellennachweis
    Patent-Nr. Erfinder Veröffentlicht am Vergeben an
    JP2002239799 Hiraishi Kenji 2002-08-28 SUMITOMO H.I.
    JP2001300797 Yamada Yoshinobu 2001-10-30 SUMITOMO H.I.
    JP2001150199 Mototani Masahiro 2001-06-05 KOMATSU Mit freundlichen Grüßen CO.
    JP2001071085 Ozaki Yutaka 2001-03-21 SUMITOMO H.I.
    US5666838 G.Michael Dudick 1997-09-16 EFCO-ERIE
    JP8332600 Kitada Nobuo 1996-12-17 KURIMOTO LTD
    US5321969 Johannes Bakermans 1994-06-21 THE WHITAKER CO.
    DE3705235 Norbert Gober 1988-09-01 EUMUCO
    GB1402201 - 1975-08-06 ERFURT
    US3726123 Werner Bothe 1973-04-10 HASENCLEVER
    GB1177393 Zilka Stanislav 1970-01-14 SMERALOVY ZD Y
    Detaillierte Darstellung der Erfindung
  • Zweck der Erfindung ist die Verwirklichung einer Presse mit Kulissenkinematik, die über ein zuverlässiges System für schnelles Verstellen des Stößels ohne Aussetzen des Produktionsgangs der Schmiedelinie verfügt.
  • Die erzielten Vorteile sind:
    • ○ Geringerer Zeitaufwand für die Ausführung eines Stößelverstellganges während der Pressebetrieb.
    • ○ Automatische Verriegelung des verzahnten Exzenterrings mit Annullierung des Spiels in seinem Sitz.
    • ○ Hydraulische Entriegelung des verzahnten Exzenterrings während der Verstellphase, zur Erleichterung seiner Drehung.
    • ○ Temperaturüberwachung der Lagerbuchse im verzahnten Exzenterring durch Einbau eines Temperaturfühlers.
    • ○ Optimierung des Schmiersystems der oben genannten Lagerbuchse.
  • Hauptmerkmal der Erfindung ist das aus einem in die Kulisse eingesetzten von einer Schnecke gedrehten verzahnten Exzenterring bestehende Stößelverstellsystem.
    Die Kulisse ist zweiteilig und mittels Schrauben verriegelt, die mit Federn gespannt sind, um das Spiel zwischen Kulisse und verzahntem Exzenterring aufzuheben.
    Während der Stößelverstellung wird der obere Teil der Kulisse mittels Hydraulikzylindern angehoben, die sich der von den Federn ausgeübten Schließkraft entgegensetzen.
    Die Schnecke, die von einem Getriebemotor angetrieben ist und deren Stellung von einem Encoder überwacht wird, lässt den verzahnten Exzenterring frei in seinem Sitz laufen.
    Diese Vorrichtung erlaubt die Verstellung des Stößels in sehr kurzer Zeit ohne Unterbrechung des Produktionsgangs der Presse.
  • Ein in den unteren Teil der Kulisse eingesetzter Temperaturfühler misst ständig die Temperatur der Lagerbuchse im verzahnten Exzenterring.
    Der Temperaturfühler befindet sich auf einer Halterung im unteren Teil der Kulisse und auf der Höhe der Aussparung des verzahnten Exzenterrings in Kontakt mit der Lagerbuchse. Auf der Höhe des Berührungspunktes mit dem Temperaturfühler ist die Lagerbuchse konzentrisch zum Außendurchmesser des verzahnten Exzenterrings gedreht, damit eine feste Stellung des Temperaturfühlers gewährleistet ist.
  • Dank besonderer Vorkehrungen erlaubt das Schmiersystem die Verteilung des Schmierfetts direkt im am meisten beanspruchten Arbeitsbereich.
    • Die Kulisse besitzt in ihrem unteren und oberen Teil Rinnen zum Einspritzen des Schmierfettes durch die im verzahnten Exzenterring vorhandenen Durchgangslöcher.
    • Die Lagerbuchse sieht schraubenförmige Rinnen vor, die das Schmierfett sammeln und es auf der gesamten Innenfläche verteilen.
    Verwirklichung der Erfindung
  • In der beschriebenen mechanischen Schmiedepresse ist die Stößelbewegung (18) (19) Abhängig aus der Drehung der Exzenterwelle (20) in einer in die Stößelstruktur integrierten Kulissenkinematik (Abb.1).
    Während der Drehung der Exzenterwelle kann die Kulisse frei in waagerechter Richtung im Stößelsitz (18) (19) laufen, während sie den Stößel zwingt, eine senkrechte Abstiegs- und Anstiegs-bewegung auszuführen mit einem Hub, der doppelt so hoch wie die Wellenexzentrität ist (20).
    Um den Einbau der Bauteile der gesamten Kinematik zu vereinfachen, wird vorher der obere Teil des Stößels getrennt und dann mittels Druckbolzen (15), Führungsbuchsen (16) und Nutmuttern (17), die mit einer hydraulischen Vorrichtung festgezogen werden, mit dem unteren Teil (19) verbunden.
  • Die Höhenverstellung des Stößels zum Einstellen der Werkzeuge (Abb.2) erfolgt mittels eines verzahnten Exzenterrings (11), der in der Kulisse (01) (04) untergebracht ist und mittels einer Schnecke (09) gedreht wird. Die Kulisse besteht aus einem unteren Teil (01) und einem oberen Teil (04) mechanisch mit Schrauben (06) verriegelten sind; diese Schrauben sind mit Tellerfedern gespannt, so dass sie den verzahnten Exzenterring (11) in seinem Sitz verriegeln und das zwischen dem verzahnten Exzenterring (11) und der Kulisse (01) (04) bestehende Spiel aufheben.
    Während der Stößelverstellung (18) (19) setzen sich Hydraulikzylinder (5) der Schließkraft des oberen Teils der Kulisse (04) entgegen und stellen das zwischen dem verzahnten Exzenterring (11) und der Kulisse (01) (04) vorgesehene Spiel wieder her.
    Der verzahnte Exzenterring (11) kann so mittels der Schnecke (09) frei in seinem Sitz drehen.
    Die Schnecke (09) befindet sich im oberen Teil der Kulisse (04), um weitere Beanspruchungen während der Arbeitsphase der Presse auszuschließen, und erlaubt, axial einen Getriebemotor (08) für das Drehen der Schnecke selbst (09) anzubringen. Ihre Stellung wird über die gesamte Drehzeit des verzahnten Exzenterrings (11) mittels eines Encoders (07) gesteuert.
  • Am Ende der Verstellung (Abb. 3) wird der in den Hydraulikzylindern (05) enthaltene Druck abgelassen, damit die Schrauben (06) den oberen Teil der Kulisse (04) automatisch wieder schliessen können und so das Spiel mit dem verzahnten Exzenterring (11) aufheben.
    Diese Vorrichtung erlaubt die Verstellung des Stößels in sehr kurzer Zeit während des Produktionsgangs zwischen den Prellschlägen, ohne dass die Produktion unterbrochen werden muss.
    Um die Temperatur der Lagerbuchse (12) im verzahnten Exzenterring (11) enthalten, überwachen zu können, wurde im unteren Teil der Kulisse (01) eine Aussparung für das Anbringen einer Halterung mit einem Temperaturfühler (03) realisiert; die Halterung dient auch als mechanische Sperrung bei der Drehung des verzahnten Exzenterrings.
    Die Stellung des Temperaturfühlers (03), der unter Verwendung einer Feder mit der Lagerbuchse (12) in Kontakt bleibt, ändert sich nicht im zentralen Teil der Lagerbuchse (12), weil diese konzentrisch zum Aussendurchmesser des verzahnten Exzenterrings (11) formgedreht ist.
    Im unteren und oberen Teil der Kulisse (01) (04) wurden Sackrinnen ausgeführt, die in der Lage sind, durch mündende radiale Schmierlöcher (14) um das Schmierfett einzugeben. Diese sind im verzahnten Exzentrring ausgeführt und in die schraubenförmige Rinnen auf der Innenoberfläche del Lagerbuchse münden.
    Diese Vorkehrung ermöglicht eine gleichmäßige Verteilung des Fetts in der Nähe des Arbeitsbereichs auf dem gesamten Drehbogen der Lagerbuchse (12).
    • Zeichnungen
    • Abbildung 1
      zeigt einen Teilschnitt des Stößels, der Exzenterwelle und der Kulisse mit dem Stößelverstellsystem.
    • Abbildung 2
      zeigt die Kulisse mit dem gesamten Stößelverstellsystem.
    • Abbildung 3
      zeigt einen Teilschnitt der Kulisse und des Stößelverstellsystems.
  • Beschreibung der in der jeweiligen Zeichnung angegebenen Bauteile
    • 01.
    Unterer Teil der Kulisse
    02.
    Temperaturfühlerhalterung
    03.
    Temperaturfühler
    04.
    Oberer Teil der Kulisse
    05.
    Hydraulikzylinder
    06.
    Schrauben
    07.
    Encoder
    08.
    Hydraulischer Getriebemotor
    09.
    Schnecke
    10.
    Schmierrinnen
    11.
    Verzahnter Exzenterring
    12.
    Lagerbuchse
    13.
    Seitliche Führungsschuhe
    14.
    Radialschmierlöcher
    15.
    Druckbolzen
    16.
    Führungsbuchsen
    17.
    Nutmuttern
    18.
    Oberer Teil des Stößels
    19.
    Unterer Teil des Stößels
    20.
    Exzenterwelle

Claims (9)

  1. Mechanische Exzenterpresse mit Kulissenkinematik für die Bewegung des Stößels, gekennzeichnet durch ein Stößelverstellsystem bestehend aus einem verzahnten Exzenterring (11), der in die Kulisse eingesetzt ist und von einer Schnecke (09) mittels eines hydraulischen Getriebemotors (08) gedreht wird, wobei die Stellung der Schnecke (09) mit einem Encoder (07) kontrolliert wird.
  2. Mechanische Exzenterpresse gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass die Kulisse mit dem Stößelverstellsystem in einem Stößel angebracht ist, dessen oberer Teil des Stößels (18) eingesetzt ist und einteilig mit dem unteren Teil des Stößels (19) verbunden ist mit einer Reihe von Druckbolzen (15), entsprechenden Führungsbuchsen (16) und hydraulisch verriegelnden Nutmuttern (17), um den Ein- und Ausbau des Stößels und der Kulisse zu erleichtern.
  3. Mechanische Exzenterpresse gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass aus einem unteren Teil der Kulisse(01) und einem oberen Teil der Kulisse (04) besteht, mittels federgespannten Schrauben (06) während des Pressenbetriebs verriegelt und hydraulisch während der Verstellphase mit Hydraulikzylindern (05), die im oberen Teil der Kulisse (04) untergebracht sind, entriegelt wird.
  4. Mechanische Exzenterpresse gemäß Anspruch 1 und 3, gekennzeichnet dadurch, dass die Schnecke (09) im oberen Teil der Kulisse (04) in einem ovalförmigen Sitz untergebracht ist, um das Heben der Schnecke (09) und das Ausrasten der Zähne aus dem verzahnten Exzenterring (11) zu erlauben; damit ist der Ein- und Ausbau der Schnecke (09) ermöglicht.
  5. Mechanische Exzenterpresse gemäß Anspruch 3, gekennzeichnet dadurch , dass sich im unteren Teil der Kulisse (01) eine Temperaturfühlerhalterung (02) befindet und ein Temperaturfühler (03), der die Temperatur einer Lagerbuchse (12) misst; die Temperaturfühlerhalterung (02), die in die Durchgangsnut des verzahnten Exzenterrings (11) eingesetzt ist, wird auch verwendet als mechanische Verriegelung bei seiner Drehung.
  6. Mechanische Exzenterpresse gemäß Anspruch 1 und 5, gekennzeichnet dadurch, dass die Lagerbuchse (12) in der Nähe der Durchgangsnut im verzahnten Exzenterring (11) einen Kontaktbereich für den Temperaturfühler (03) aufweist; dieser Kontaktbereich ist konzentrisch zum Außendurchmesser des verzahnten Exzenterrings (11) bearbeitet ist und erforderlich ist, um die Stellung des Temperaturfühlers (03) während des Drehens der Lagerbuchse (12) konstant zu halten.
  7. Mechanische Exzenterpresse gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass der verzahnte Exzenterring (11) auf seinem Kreis eine Reihe Radialschmierlöcher (14) aufweist, um eine optimale Verteilung des Schmiermittels in der Lagerbuchse (12) zu gewährleisten.
  8. Mechanische Exzenterpresse gemäß Anspruch 3, gekennzeichnet dadurch, dass der hydraulische Getriebemotor (08) axial zur Schnecke (09) sitzt und auf einer der beiden Seiten des oberen teils der Kulisse (04) angebracht ist.
  9. Mechanische Exzenterpresse gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass der Encoder (07) auf einer der beiden Seiten des oberen Teils der Kulissen (04) angebracht ist, und der Encoder axial zur Schnecke (09) gelagert oder mittels einer kinematischen Kette seitlich vorverlegt ist.
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