DE19720119A1

DE19720119A1 - Mechanische Presse

Info

Publication number: DE19720119A1
Application number: DE19720119A
Authority: DE
Inventors: Daniel A Schoch
Original assignee: MINSTER MACHINE CO; Minster Machine Co
Current assignee: MINSTER MACHINE CO; Nidec Minster Corp
Priority date: 1996-08-05
Filing date: 1997-05-14
Publication date: 1998-02-12
Also published as: US5802966A; JP3120056B2; GB9710620D0; MX9705929A; CA2202436A1; CA2202436C; CH692188A5; GB2316030B; ITTO970706A1; IT1293671B1; GB2316030A; JPH10113796A; TW338744B; BR9703640A

Description

Die Erfindung betrifft eine mechanische Presse, bei welcher Stanzvibrationskräfte hoher Frequenz wie auch Unwuchtkräfte niederer Frequenz sowie Vibrationen auf den Boden übertragen werden.

Es ist bekannt, Pressen auf einem Träger anzuordnen, umfassend Metallfedern, beispielsweise Schraubenfedern, Blattfedern oder die Kombination dieser beiden. Um das Verstärken der Vibrationen während des Preßbetriebes zu verhindern, ist es entscheidend, daß die Eigenfrequenz der Schwingung des Federsystems erheblich niedriger als die Schwingungsfrequenz ist, entsprechend der niedrigsten Unwuchtfrequenz, die zu bewältigen ist. Eine Reibdämpfung oder eine Zähigkeitsdämpfung muß außerdem vorgesehen werden, um das unzulässige Aufbauen von Schwingungen dann zu vermeiden, wenn die Presse angefahren wird und bis auf Arbeitsgeschwindigkeit hochgebracht wird, und dabei die Eigenfrequenzen eines Feder-Lagersystems durchläuft.

Außerdem wurden verschiedene pneumatische Vorrichtungen vorgeschlagen, um eine flexible Unterstützung zu schaffen oder ein Zusammenkoppeln zwischen einem Teil eines Pressensystems und einem anderen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Mittel anzugeben, um eine mechanische Presse gegen den Fußboden zu isolieren, um zu verhindern, daß am Tragsystem auftretende Schwingungen auf den Fußboden und womöglich noch weiter übertragen werden.

Das in Fig. 4 dargestellte Diagramm zeigt den Verlauf der vertikalen stetigen Bewegung über der Pressengeschwindigkeit in Huben pro Minute. Die Y-Achse zeigt die Durchbiegung einer Presse in Zoll, Maximum zu Maximum, während des Preßbetriebes.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Verringern der Durchbiegung der Presse und der übertragenden Trägheitskräfte der Presse bei verschiedenen Werten der Pressengeschwindigkeit zu verringern.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst.

Gemäß der Erfindung werden die Kräfte, die von den sich bewegenden Teilen erzeugt werden und sich außer Balance befinden, vor dem Übertragen auf einen Lagerkörper oder Fußboden verringert. Die dazu vorgesehene Vorrichtung beinhaltet elastomere Preßlager oder Isolatoren, auf welcher die Presse für einen bestimmten Bereich der Pressengeschwindigkeit ruht. Bei Erreichen eines bestimmten Betriebszustandes, insbesondere einer gewissen Geschwindigkeit, werden luftgelagerte Isolatoren, die unterhalb der Presse angeordnet sind, aufgeblasen, um die mechanische Presse gegen den Fußboden abzustützen. Das Verhalten der Luftlager bei bestimmten Preßgeschwindigkeiten oder bestimmten Betriebszuständen führt dazu, daß nur eine minimale Kraft auf den Fußboden oder die darunter befindliche Konstruktion übertragen wird.

Die Erfindung sieht ein entsprechendes Verfahren vor, mit welchem jene Kräfte verringert werden, die von einer in Betrieb befindlichen mechanischen Presse ausgehen und auf den Fußboden oder eine sonstige Tragkonstruktion übertragen werden. Die Presse ist mit einem Betriebsüberwachungssystem ausgestattet. Durch das Verfahren gemäß der Erfindung wird eine elastomere Lagerung im Bereich der Presse vorgesehen, um die mechanische Presse gegen den Fußboden abzustützen; ferner wird ein Luftlager der Presse zugeordnet, um diese auf dem Fußboden dann abzustützen, wenn die Luftlagerung aktiviert wird. Das Verfahren beinhaltet weiterhin das Überwachen des Betriebszustandes der Presse sowie das Beantworten der Frage, ob sich der Betriebszustand der Presse innerhalb eines vorgegebenen Bereiches befindet. Das Verfahren umfaßt weiterhin den Schritt des Aktivierens der Luftlagerung, falls sich die Betriebsbedingungen der Presse außerhalb des vorbestimmten Bereiches befinden; in diesem Falle wird die Presse ausschließlich durch das Luftlager gegen den Fußboden abgestützt.

Gemäß der Erfindung weist eine mechanische Presse mit einem Pressenbett einen diesem benachbarten elastomeren Isolator auf, der das Pressenbett relativ zum Fußboden lagert oder trägt. Mit dem Pressenbett steht ein Luftlagerisolator in Wirkverbindung, der das Pressenbett dann gegenüber dem Fußboden abstützt, wenn der Luftlagerisolator aktiviert wird.

Ein Solenoid-Freigabe-Ventil ist an eine Luftversorgung sowie an die Luftlagerung angeschlossen. Eine Steuereinheit wie beispielsweise ein Mikroprozessor befindet sich mit einem Pressensensor und dem Solenoid- Entlastungs-Ventil in leitender Verbindung. Der Pressensensor gibt Eingangssignale an die Steuereinheit ab. Die Steuereinheit speist dem Solenoid-Entlastungs-Ventil Signale ein, damit dieses öffnet oder schließt oder den Druck innerhalb des genannten Ventils freigibt, je nach Eingangssignal. Die Aktivierung der Luftlagerisolatoren hängt von den jeweiligen Eingangssignalen ab.

Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, daß durch Anwendung entweder elastomerer Pressenlagerungen oder selektiv aktivierter pneumatischer oder Luftpressenlagerungen Kräfte von der Presse zum Fußboden oder zu einer sonstigen Tragkonstruktion minimiert werden können.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die Lagervorrichtung gemäß der Erfindung automatisch arbeitet, basierend auf bestimmten Pressenbetriebsbedingungen wie Pressengeschwindigkeit, Huben pro Minute, Pressenbeschleunigung, oder einem Kraftsensor, der die von der Presse auf den Fußboden übertragenden Kraft überwacht.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die Luftlagerungen innerhalb von elastomeren Gummiringen angeordnet werden können, um den Grundflächenbedarf der Presse zu verringern.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß das System auf unterschiedliche Bauarten großer Maschinen wie Motoren, Pumpen, Kompressoren oder andere ähnliche Maschinen anwendbar ist.

Die Erfindung ist anhand der Zeichnungen näher erläutert. Darin ist im einzelnen Folgendes dargestellt:

Fig. 1 ist eine schematische Ansicht der Vorrichtung gemäß der Erfindung.

Fig. 2 ist eine schematische Ansicht einer alternativen Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 3 ist eine schematische Ansicht der alternativen Ausführungsform gemäß Fig. 2 in aktiviertem Zustand.

Fig. 4 ist, wie bereits erwähnt, eine graphische Darstellung der Durchbiegung einer mechanischen Presse über dem Hub pro Minute (Geschwindigkeit der Presse) entweder mit einem Federisolator (Luft oder fließfähiges Medium) oder einem elastomeren Isolator.

Fig. 5 ist eine graphische Darstellung, die die auf einen Fußboden übertragene Kraft bei einer typischen mechanischen Presse darstellt, bei einer Mehrzahl unterschiedlicher Hube pro Minute. Die mit Pfeilen versehene Linie zeigt dem gegenüber die minimierte Pressenkraft, die durch die Anwendung der Erfindung übertragen wird.

Entsprechende Bezugszeichen bezeichnen einander entsprechende Teile in allen Figuren.

Im Folgenden soll vor allem auf Fig. 1 eingegangen werden. Diese Figur zeigt das duale Montagekontrollsystem gemäß der Erfindung. Ein Pressenbett 12 ist lediglich in Blockform dargestellt. Es versteht sich, daß ein Pressenbett verschiedene Größen und Formen haben kann. Bei einigen Pressen kann das Pressenbett mit einem Fußteil versehen sein, entweder als eigenständiges Teil oder einteilig mit dem Pressenbett. Der Ausdruck "Pressenbett" beinhaltet in dieser Beschreibung auch den Fußteil. Pressenbett 12 ist auf dem Fußboden 14 mittels eines elastomeren Isolators 16 gelagert.

Der elastomere Isolator 16 kann aus einer Anzahl unterschiedlicher, halb starrer Materialien wie Urethan, Gummi und anderer Materialien bestehen, mit einer Eigenfrequenz, die wesentlich höher als die Frequenzen der zu dämpfenden Kräfte vom Pressenbett 12 zum Fußboden 14 ist.

Zwischen Fußboden 14 und Bett 12 ist eine Isolatoreinheit 18 angeordnet, im allgemeinen einen pneumatische Einheit, nach Art einer Blase oder einer Luftlagerung. Im nicht-aktivierten Zustand erlaubt es die Luftlagereinheit 18 dem Bett 12, auf der elastomeren Pressenlagerung 16 zu ruhen - siehe die Fig. 1 und 2.

Bei Aktivierung verschiebt die Luftlagereinheit 18 das Pressenbett 12 von der elastomeren Pressenlagerung 16 hinweg, so wie in Fig. 3 gezeigt, oder alternativ hebt sie sowohl das Pressenbett 12 als auch die elastomere Lagerung 16 vom Fußboden 14 ab (hier nicht dargestellt). In beiden Fällen werden Pressenschwingungen sowie Pressenkräfte nicht mehr durch die elastomere Pressenlagerung 16 zum Fußboden übertragen, sondern statt dessen dazu gezwungen, durch die Luftlagereinheit 18 zu wandern. Obgleich lediglich ein einziges Paar von elastomerer Lagerung und Luftlagerisolator in den Fig. 1 bis 3 gezeigt ist, enthalten die meisten Pressen am besten eine Mehrzahl solcher Isolatoren 16, 18, möglichst von ungleicher Anzahl.

Im vorliegenden System können zahlreiche Arten von Luftlagereinheiten 18 in äquivalenter Weise verwendet werden. Wie sich aus den Fig. 1 bis 3 ergibt, umfaßt die Luftlagereinheit 18 einen Plunger 20, der am Pressenbett 12 eingreift, und der auf den Zylinder 22 von Einheit 18 zu bewegbar ist und von diesem hinwegbewegbar ist.

Die Luftlagereinheit 18 kann am Bett 12 an einer Stelle angreifen, die getrennt und entfernt von der elastomeren Pressenlagerung 16 ist, so wie in Fig. 1 gezeigt. Die elastomere Pressenlagerung 16 ist am besten in Gestalt eines Ringes ausgebildet - siehe die Fig. 2 und 3, und die Luftlagereinheit 18 ist in diesem Ring angeordnet.

Gemäß einer alternativen Ausführungsform kann die Luftlagereinheit 18 in eine elastomere Lagerung 16, die diese umgibt, integriert sein, und zwar mit einem nicht gezeigten, hierin angeordneten Plunger in Gestalt einer dünnen Membran. In aktiviertem Zustand bewegt sich die Membran dann nach oben und führt dazu, daß Pressenschwingungen und Pressenkräfte durch die Luftlagereinheit 18 übertragen werden, statt durch die elastomere Lagerung 16.

Die Steuerung des Systems 10 erfolgt mittels einer elektrischen oder elektronischen Steuerung oder einem anderen Aktivierungsmittel wie einem Mikroprozessor 24. Die Eingänge des Mikroprozessors 24 beinhalten wenigstens einen Pressensensor 26 in leitender Verbindung mit dem Mikroprozessor 24, beispielsweise über den Leiter 28.

Der Pressensensor 26 kann eine oder mehrere Pressenbetriebsbedingungen erfassen, wie beispielsweise die zum Fußboden übertragenen Pressenträgheitskräfte, die Kurbelwellendrehzahl, die Schlittengeschwindigkeit, die Verschiebebewegung des starren Körpers der Presse, die Pressenbeschleunigung, einen durch die Presse übertragenen Schwingungswert oder eine Geschwindigkeit. Signale, die eine oder mehrere dieser vorgegebenen Bedingungen wiedergeben, werden sodann dem Mikroprozessor 24 über den Leiter 28 eingespeist.

Basierend auf einem bestimmten, aufgenommenen Signal erfaßt sodann der Mikroprozessor 24 bezüglich des vorgegebenen Betriebszustandes, ob sich das Signal innerhalb eines vorgegebenen Grenzbereiches oder -wertes befindet. Stellt der Mikroprozessor 24 fest, daß der Wert außerhalb eines Bereiches oder oberhalb einer vorgegebenen Grenze liegt, so veranlaßt der Mikroprozessor 24 ein Solenoid-Entlastungs-Ventil 30, das dieses öffnet und damit fließfähiges Medium wie beispielsweise Luft von der Luftversorgung 32 zur Luftlagereinheit 18 gelangt. Durch diese Übertragung des Druckes fließfähigen Mediums oder Luft wird die Luftlagereinheit 18 aktiviert, was dazu führt, daß Pressenschwingungen oder -kräfte durch die Luftlagereinheit 18 zum Fußboden übertragen werden, statt durch die elastomere Lagerung 16. Der Mikroprozessor 24 steuert das Solenoid-Entlastungs-Ventil 30 über einen Leiter 34. Werden mehr als eine Luftlagereinheit 18 einem Pressenbett 12 zugeordnet, so können die Luftlagereinheiten 18 derart operativ miteinander verbunden werden, daß sie bei Beaufschlagung einer im wesentlichen gleichzeitige und gleiche Anhebung des Bettes 12 bewirken.

Außerdem kann der Mikroprozessor 24 den Druck innerhalb der Luftlagereinheit 18 auf ähnliche Weise mittels des Solenoid-Entlastungs-Ventils 30 freigeben, wenn ein anderes Signal vom Pressensensor 26 eingespeist wird. Dieser Vorgang führt dazu, daß das Pressenbett 12 wiederum eine unmittelbare Verbindung über das elastomere Lager 16 und dem Pressenboden 14 bildet.

Alternativ kann die Aktivierung der Luftlagerung 18 durch eine vorgegebene Geschwindigkeitseinstellung ausgelöst werden, eingegeben durch eine Bedienungsperson oder eine Pressen-Kontrolleinheit. Diese Funktion erlaubt es, daß das System eine vorgegebene Geschwindigkeit der Presse vorhersieht, während die Presse bis zur vorgegebenen Geschwindigkeit hochfährt.

Die graphische Darstellung gemäß Fig. 4 zeigt das typische Ansprechen elastomerer Lagerungen als Funktion der Pressengeschwindigkeit. Außerdem zeigt diese Darstellung das Ansprechen der Luftlagerung oder Luftfeder- Pressenlagerung (Isolator) bei ähnlichen Pressengeschwindigkeiten.

Fig. 5 zeigt die Art und Weise, in welcher das System 10 während des Betriebes die von der Maschine zum Fußboden 14 übertragenen Kräfte verringert. Von einer Pressengeschwindigkeit von 0 Huben pro Minute (0 Hub/min) bis in diesem Falle zu annähernd 325 Huben pro Minute (325 Hub/min) folgt die Kurve der übertragenen Pressenschwingungen und -kräfte jener der elastomeren Lagerung 16 (Isolator). In diesem Geschwindigkeits- Bereichsbeispiel (0 bis 325 Hub/min) ist die Luftlagerung 18 nicht aktiviert.

Bei etwa 325 Huben pro Minute (325 Hub/min) aktiviert der Mikroprozessor 24, basierend auf der Pressengeschwindigkeitseingabe vom Pressensensor 26, das Solenoid-Entlastungs-Ventil 30, was dazu führt, daß unter Druck stehendes Medium von der Luftversorgung 32 zum Luftlager 18 gelangt und dieses aktiviert. Wie man aus den Fig. 1 bis 3 erkennt, ist die Luftversorgung 32 über eine Leitung 36 an das Solenoid-Entlastungs-Ventil 30 angeschlossen, und Ventil 30 ist über eine Leitung 38 an die Luftlagereinheit 18 angeschlossen. Die Aktivierung der Luftlagerung 18 (Fig. 3) führt dazu, daß die Pressenkräfte über die Luftlagerung 18 zum Fußboden 14 gelangen. Die übertragenen Pressenkräfte folgen somit, wie in Fig. 5 gezeigt, der Luftlagerung bei Pressengeschwindigkeiten oberhalb etwa 325 Huben pro Minute (325 Hub/min). Als Ergebnis der genannten erfindungsgemäßen Vorrichtung und des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die von der Presse übertragenen Kräfte stark minimiert und folgen etwa der mit Pfeilen versehenen Linie in Fig. 5.

Durch den Übergang der Übertragung der Schwingungen und Kräfte vom elastomeren Isolatorlager 16 zum Luftlagerisolator 18 werden somit die übertragenen Kräfte minimiert. Obgleich Fig. 5 die Aktivierung der Luftlagerung 18 darstellt, basierend auf einer Pressengeschwindigkeit von 325 Huben pro Minute, können auch andere Pressenparameter oder bestimmte Aktivierungsgrenzen oder -werte verwendet werden, um die übertragenen Kräfte zu minimieren. Der jeweilige Grenzwert oder Parameter (in diesem Falle eine Pressengeschwindigkeit von 325 Hub/min) kann sich ändern, je nach Pressengewicht, Geometrie und Werkzeugkonfigurationen.

Claims

1. Mechanische Presse, umfassend:

1.1 ein Pressenbett;
1.2 einen elastomeren Isolator, der mit dem Pressenbett in Wirkverbindung steht und der dazu dient, das Pressenbett relativ zu einem Boden oder einer Tragkonstruktion abzustützen;
1.3 einen Luftlagerisolator, der in Wirkverbindung mit dem Pressenbett steht und der dazu dient, das Pressenbett relativ zum Fußboden oder einer Tragkonstruktion abzustützen; und
1.4 Mittel zum Aktivieren des Luftlagerisolators, basierend auf vorgegebenen Bedingungen der Presse, so daß das Pressenbett vor der genannten Aktivierung durch den elastomeren Isolator, und nach der genannten Aktivierung durch den Luftlagerisolator getragen wird.

2. Mechanische Presse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der elastomere Isolator aus Gummi gebildet ist.

3. Mechanische Presse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der vorgegebene Zustand eine bestimmte Pressengeschwindigkeit während des Pressenbetriebes ist.

4. Mechanische Presse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der vorgegebene Zustand diejenige Geschwindigkeit der Presse ist, die die zum Fußboden übertragene Pressenkraft dann minimiert, wenn der Luftlagerisolator aktiviert wird.

5. Mechanische Presse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der vorgegebene Zustand ein vorgegebener Schwingungsübertragungswert ist.

6. Mechanische Presse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der vorgegebene Zustand etwa 300 bis 350 Hub/min Pressengeschwindigkeit ist.

7. Mechanische Presse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß diese die weiteren folgenden Elemente aufweist:

7.1 eine Luftversorgung (Luftquelle);
7.2 einen Pressensensor;
7.3 ein Solenoidventil, das mit der Luftversorgung und dem Luftlager in leitender Verbindung steht; und
7.4 eine Steuereinheit, die mit dem Pressensensor und dem Solenoidventil in leitender Verbindung steht, die ferner Eingangssignale vom Pressensensor erhält und ihrerseits Signale dem Solenoidventil einspeist, damit dieses öffnet oder schließt, je nach den aufgenommenen Signalen, wobei die Aktivierung der Luftlagerisolatoren von jeweiligen Eingangssignalen abhängt.

8. Mechanische Presse nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangssignale der Geschwindigkeit der Presse entsprechen.

9. Mechanische Presse nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangssignale der Beschleunigung der Presse entsprechen.

10. Mechanische Presse nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der elastomere Isolator aus einem Gummiring gebildet ist.

11. Mechanische Presse nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftlagerisolator innerhalb des Gummiringes angeordnet ist.

12. Verfahren zum Verringern der von einer in Betrieb befindlichen mechanischen Presse auf den Fußboden übertragenen Kräfte bei einem bestimmten Betriebszustand, umfassend die folgenden Verfahrensschritte:

12.1 der Presse wird eine elastomere Lagerung zugeordnet, um diese auf dem Fußboden zu lagern;
12.2 es werden Luftlager vorgesehen, die an die Presse angeschlossen sind, um die mechanische Presse bei Aktivierung der Luftlager gegen den Fußboden abzustützen;
12.3 die Betriebsbedingungen der mechanischen Presse werden überwacht;
12.4 es wird ermittelt, ob sich die Betriebsbedingungen der Presse innerhalb eines vorgegebenen Bereiches befinden; und
12.5 die Luftlager werden dann aktiviert, wenn die Betriebsbedingungen der Presse außerhalb des vorgegebenen Bereiches liegen, wobei die mechanische Presse lediglich durch die Luftlager gegen den Fußboden abgestützt werden.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Überwachens das Überwachen der Geschwindigkeit der mechanischen Presse umfaßt.

14. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Überwachens das Überwachen der Beschleunigung der mechanischen Presse umfaßt.

15. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Überwachens das Überwachen der von der mechanischen Presse zum Fußboden übertragenen Kraft beinhaltet.

16. Duales Steuerlagersystem für eine mechanische Presse mit einem Pressenbett, umfassend:

16.1 einen elastomeren Isolator im Bereich des Pressenbettes zum Lagern des Pressenbettes relativ zu einem Fußboden;
16.2 ein Luftlagerisolator, der mit dem Pressenbett in Wirkverbindung steht, zum Tragen des Pressenbettes relativ zu einem Fußboden;
16.3 eine Luftversorgung;
16.4 einen Pressensensor;
16.5 ein Solenoidventil in leitender Verbindung mit der Luftversorgung und dem Luftlager; und
16.6 eine Steuereinheit, die mit dem Pressensensor und dem Solenoid in leitender Verbindung steht, vom Pressensensor Eingangssignale erhält und an das Solenoidventil Ausgangssignale sendet, damit dieses öffnet beziehungsweise schließt, je nach den Eingangssignalen, wobei die Aktivierung des Luftlagerisolators von den jeweiligen Eingangssignalen abhängt.