DE2007505A1

DE2007505A1 - Presse mit Schwungrad-Spindelantrieb

Info

Publication number: DE2007505A1
Application number: DE19702007505
Authority: DE
Inventors: Horst 8633 Einberg. P B30b 9-24 Bachmann
Original assignee: Langenstein & Schemann Ag 8630 Coburg
Current assignee: Langenstein and Schemann GmbH
Priority date: 1970-02-19
Filing date: 1970-02-19
Publication date: 1971-09-23
Also published as: GB1352375A; CS164290B2; FR2078714A5; DE2007505B2; DE2007505C3; JPS5034791B1

Description

Anmelderin; ?irma Langenstein & Schemann Aktiengesellschaft

Titel:

Presse mit Schwungrad-Spindelantrieb

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Presse mit ochwungrad-Spindelantrieb eines Stößels.

Neben Spindelpressen sind durch die deutsche Patentschrift 1 265 543 Keilpressen bekannt. Bei der bekannten Keilpresse betätigt ein Kurbelantrieb ein Keilgetriebe, das seinerseits auf den Stöi3el wirkt. Aui3erdern sind Keilpressen möglich, bei denen dns Keilgetriebe durch einen hydraulischen Zylinderkolbenantrieb betätigt wird.

Pressen der anfangs genannten Art sind durch die deutsche Patentschrift 292 206 oder die deutsche Auslegeschrift 1 283 792 bekannt. Sie besitzen entweder eine feststehende oder eine axialbewegliche Spindel. Entweder ist das Schwungrad starr mit der Spindel verbunden oder es befindet sich eine Kupplung zwischen Spindel und Schwungrad, wobei die Spindel entweder mit dem Gewinde am Stößel angreift oder starr mit dem Stößel verbunden ist. Die Pressen arbeiten entweder nur mit einem einzigen Schwungrad oder mit zwei miteinander kuppelbaren Schwungrädern, dem Festachwungrad und dem Losschwungrad. Diese Pressen besitzen bei ei-

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ner bestimmten Schwungmasse des Schwungrades, einer be^tirrsten Jpindeldrehzahl und einer bestimmten Federste.ifigkeit des Pror,-senkörpers eine entsprechende Spindelbeanspruchung.

Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine Presse der anfangs genannten Art zu schaffen, die bei verbesserter Gchv/ungiaasse und verbesserter 3pindeldrehzahl verbesserte Spindelbeanspruchung aufweist. Die Erfindung sieht eine Presse der anfangs genannten Art vor, die dadurch gekennzeichnet ist, daß der Schwungrad-opindelantrieb mit quer zur Bewegungsrichtung des Stößels verlaufender Achse von Schwungrad und Spindel angeordnet ist und einen auf den Stößel wirkenden Keil betätigt.

Bei dieser Presse ist zwischen das Energiespeichersystem und den Stößel ein Untersetzungsgetriebe, nämlich das Keilgetriebe geschaltet. Durch die Untersetzung des Keilgetriebes wird die Spindelbeanspruchung etwa im Verhältnis der Untersetzung herabgesetzt, wobei sich die Spindeldrehzahl umgekehrt proportional dazu vergrößert. Die Schwungmassen wiederum verringern sich im Quadrat umgekehrt proportional zur Spindeldrehzahl.

Auch bei der erfindungsgemäßen Presse läßt sich zwischen Spindel und Schwungrad eine schaltbare Kupplung vorsehen. Die Reib- bzw. Rutschkupplung dient als Überlastungsschutz, d.h. sie verhindert eine Beanspruchung der Bauteile der Presse durch eine unzulässig große Kraft. Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, daß eine zwischen Schwungrad und Spindel vorgesehene schaltbare Rutschkupplung derart schaltbar ausgeführt ist, daß bei Rutschbeginn die Reibflächen vollständig voneinander getrennt werden und während

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des Rücklaufs getrennt; bleiben.

Mit diener Maßnahme werden zwei wichtige Vorteile erreicht. Das lose¹ oc'.'un^rad wird beim Rücklauf des Stößels in die obere Ausgangsstellung nicht negativ aufgeladen. Es muß also keine Schwungradenergie vernichtet werden. Das lose Schwungrad kann während des Rückl iufec- stillstehen oder bereits im positiven Sinn aufgelader. werden, so daß bei einem neuen Arbeitshub ein Teil der Energie bereits zur Verfügung steht.

Nun ist es aber praktisch sehr aufwendig, derartig große Kupplungen mit den außergewöhnlich hohen Drehmomenten als Schaltkupplung ■auszuführen. Durch das erfindungsgemäße Zwischenschalten eines Untornetzun^s^etriebes wird u.a. der Vorteil erzielt, daß sioa d.?s Kupplun^srutschmoment proportional dem Untersetzungsverhältnis reduziert, z.B. bei einem Untersetzungsverhältnis von i=2 um die Hälfte. Damit wird es möglich, das Schwungrad bei Rutschbe- ^inn zu entkuppeln und während des Rücklaufes von der Spindel getrennt zu h'ilten.

Bekanntlich hat der Antrieb von Spindelpressen mit einem unmittelbar mit der Spindel verbundenen Elektromotor den Nachteil, daß das Netz unregelmäßig mit kurzen Stromstößen belastet wird. Die Energie der Presse und die bei der Beschleunigung des Schwungrades entstehenden Verluste müssen in der kurzen Beschleunigungszeit vom Netz geliefert werden. Insbesondere bei schnell schlagenden Fressen wird die Augenblicksleistung im Verhältnis zur mit' leren Leistung sehr groß. Diese Verhältnisse sind unerwünscht und werden um so problematischer je größer die Spinde) or^-.i-c ;v·;-.^-

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führt wird.

Bei kleineren Spindelpressen gemäß Erfindung wird die i'u^y.ilu ,, :_: oben beschriebener .'.'eine nach Erreichen dec sogenannten Ruts· hmornents bzw. im unseren Totpunkt entkuppelt, d.h. der E'ler.^.rμγ.-tor wird nur beim Vorlauf voll belastet, während der RIickl:tu.*' rrii: ungefähr halber Last gefahren wird. Damit wird der Motor thermisch wesentlich entlastet und der 'Wirkungsgrad entscho i.d.jnt /'-_ bessert. Bei größeren Spindelpressen ".vird das Schwungrad in ,'l·-',-ch?r ',".'eise beim Rücklauf entkuppelt. Darüber hinaus v/ird aber :i . entkuppelte Schwungrad durch einen zweiten /Elektromotor, uer ·.■/.?- sentlich kleiner als der erste sein kann, fortwährend- ■·;..! ;-o -·■■-':.:: während des Rücklaufs - in einem unveränderten Drehsinn ·π :e" :"i :- ben.

Ist die Schlagfolge nicht unmittelbar folgend, kann der Motor das Schwungrad auf die Synchrondrehzahl bringen, bevor do.; n;..;hste Arbeitsspiel eingeleitet v/ird. Der I'otor läuft alep normalerweise ohne Unterbrechung, sofern die Presse in Betrieb i.;l. Es ist auch möglich, den Motor kurz vor dem Aufschlag abwusch ..: ten und erst danach wieder zuzuschalten. Beim Preßvorging wir·.; ier Motor mit den Schwungmassen verzögert, nach erfolgter Ent- *·

kupplung der Losschvrmgmassen werden diese sofort v/ieder besc; ■ ..■· nigt. Beim Vorlauf beschleunigen beide Motore gemeinsam die zu-.. ammengekuppelten Schwungmassen. Durch diese Maßnahme wird sorohl der Antriebswirkungsgrad entscheidend verbessert, als auch

ie oben genannte ungünstige Hetzbelastung durch den Portfall der '•ollen Stromspitze und Blindleistung beseitigt.

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Die Anfangsstromspitze bei Beginn des Vorlaufes am Motor für lie PestDohwungmassen kann noch weiter herabgesetzt werden, wenn nach dem Einschalten des Arbeitsspieles zunächst die umlaufenden Ii-^schwungmassen mit den Pestschwungmassen durch die Reibkupplung verbunden und letzere dadurch aus der NuIlage heraus be-

jaieunigt werden. Erst nach einer bestimmten Beschleunigungsaeit wird der Motor für die Pestschwungmassen zugeschaltet.

Anhand der Zeichnung werden nachfolgend bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben. In der Zeichnung zeigt J¹Lr,. 1 im Schnitt eine Schwungrad-Spindelpresse mit elektrischem Antrieb,
Pig. 2 im Schnitt eine Schungrad-Spindelpresse mit hydraulischem Antrieb und

Fig. 3 im Schnitt einen weiteren hydraulischen Antrieb einer Schwungrad-Spindelpresse.

;.ei einer Presse gemäß Pig. 1 ist in einem Pressenständer 1 ein ■stößel 2 geführt auf- und abbewegbar, der unten ein Werkzeug Iragt. Im Pressenkopf 4 ist ein Keil 5 angeordnet, der mit sei- ä ner längeren waagerecht angeordneten Kathete oben auf den Stö-"3tel 2 gleitet. Die Hypotenuse des Keils 5 ist am Pressenkopf gleitbar. Wird der Keil 5 entlang der Hypotenuse seitwärts verschoben, so hebt und senkt er sich und drückt beim Abwärtagang den Stößel 2 abwärts. Ea ist möglich, den Keil 5 mit dem Stößel 2 derart gleitbar zu verbinden, daß er den Stößel auch i:ebt. Zv/eckmäßig ist es jedoch eine einerseits am Stößel 2. ■ ;..d andererseits am Pressenkopf 4- angreifende hydraulische KoI-

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benzylindereinrichtung 6 für Rückzug vorzusehen, die den Stößel nach oben bewegt.

Eine Spindel 7 ist in zwei Drucklagern 8 am Fressenkopf 4 gelagert und axial unverschiebbar. Eine die Spindel 7 umfassende Spindelmutter 9 ist axial verschiebbar und greift am Keil 5 an. Hierbei führt das mit einem Antrieb zu kuppelnde Spindelende
keine Axialbewegung aus.

Die feststehende Spindelanordnung bei senkrechter Spindel hat den Nachteil, daß im Spindelteil zwischen Spindelmutter und Traversenlagerung Druck- und Torsionsbeanspruchungen überlagert
auftreten, während bei der schraubend angeordneten Spindel diese Überlagerung nicht auftritt. Entsprechend dieser Spannungsüberlagerung muß die Spindel stärker bemessen werden. Das ist nicht nur teuer, sondern ergibt auch ein größeres Reibmoment
in der Spindelmutter. Dieser Nachteil ist durch den Quereinbau der Spindel beseitigt. Das Schwungrad wird an der druckspannungsfreien Spindelseite angeordnet, so daß der Spindelabschnitt

w -'wischen Schwungrad und Spindelmutter im wesentlichen nur mit Torsionsspannungen und der andere Teil zwischen Mutter und Drucklager im wesentlichen nur mit Druckspannung beansprucht wird.

fis ist möglich, die Spindel 7 waagerecht anzuordnen und die
dpindelmutter 9 senkrecht verschiebbar am Keil 5 angreifen zu lassen. Bei der gezeigten Presse ist jedoch die Spindel 7 mit parallel zur Hypotenuse des Keils angeordneter Achse vorgesehen, stützt sich der Keil 5 nicht nur am Pressenkopf 4 sondern

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.■ijii ar· Jf;;- p:.r ';.. ho. Die Cpmael 7 uur:.;jidri:;,g^ der Ύϊ il ^;": und die Jpinüelmat v».r 9 ist im Keil angeordnet .

Λ;η unteren Ende <3er Spindel 7 ist koaxial zu dieser ein Los-■oc-:"i\7ur;₀rad 10 'ingeordnet, das mittels einer sehr." tbaten Ru^r.cl··- kupplung 'i 1 mit der Spindel verbindbar int. Ein Kiektro-Motor ι.'., dor -\m Pressenkopf 4 angebracht ist, dient dem Antrieb des Lv^3chv7un_t:rades 10. Das obere Ende der Spindel 7 ist mitte] .'-- nczc, -.veiteren am Pressenkopf *4 angebrachten Elektro-Motors 14 antreibbar. Am oberen Ende der Spindel 7 ist auch eine Bremse Ί; vorgesehen, die dem Abbremsen beim Rücklauf und als Halte- t bremse dient. Der drucklagerseitig angeordnete Μ>.Λογ 1>\ ist ein ilektro-Motor mit Drehrichtungsänderung, wogegen. d~" ar i ; ,.::,7enü"o<;rli~egenden Ende der Spindel 7 angeordnete Elektromotor I^ nur in einer einzigen Drehrichtung läuft.

Die Feütschwungmassen und Losschwungmassen stehen zueinander etwa im Verhältnis 1:1, d.h. die Schwungmassen des Schwungrades und die der Spindel sind etwa gleich. Die Presse kann nun bei Schmiedearbeiten, die nur eine geringe Energie benötigen, mit der halben Schwungmassenenergie betrieben werden, jnden> ™ das Schwungrad entkuppelt wird .j.1 ^■.gc'cnenfalls still s^.-'v \. Innerhalb jeder Schwungmassenotufe kann dann in ublichet Vc Ire eine stufenlose Energiedosierung duroh Änderung der Stößelgeschwindigkeit erfolgen. Bei kombinierten Vorform- und FertigschmiedeopeNationen kann beispielsweise nach einem vorgewählten Programm wahlweise mit Schwungmaasenstufen I, zwischen O und halber Energie, .der Schwungmassenstufe II, zwischen >'~1-

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ber und voller Energie, geschmiedet werden. Tm gegebenen Fall? kann die energiereiche Schmiedepresse auf einfache //eise in jine energiearme Prägepresse umgewandelt v/erden, indem einfach I::- Schwungrad mit Antrieb entfällt.

Eine Presse gemäß Pig. 2 ist weitgehend ebenso aufgebaut wie eine Presse gemäß Pig. 1. Jedoch ist hier die Spindelmutter -axial unverschiebbar im Pressenkopf 4 angeordnet. Die Spindel. ist verkürzt, axial bewegbar und greift mit ihrem unteren iir. ^;o ρ am Keil 5 an, den sie nicht durchdringt. Sie trägt an ihrem oberen Ende das Losschwungrad 10, das mittels der RutsehKupr lung 11 ankuppelbar ist. 3s ist möglich, einen das Lossoirvur ·- rad ^reibenden Motor vorzusehen. An der dem ,.hjhy/ungr.i.d i) entgegengesetzten Seite des Pressenhauptes 4 ist eine hydraulir; :·ηι_· Kolbenzylindereinrichtung 15 angebracht, deren Kolbenstange nii t dem Keil 5 verbunden ist.

Die querliegende Spindelanordnung eignet sich nämlich vorteilhaft für einen Zylinderlcolbenantrieb, v/obei die Krafteinwirkung zweckmäßigerweise auf den Keil erfolgt. Bei der Verschiebung des Keiles in Spindelachsrichtung werden Spindel und Schwungrad über die Spindelmutter in Rotation versetzt. Bei einem hydraulischen Antrieb dieser Art ist es zweckmäßig die Gewindesteigung der Spindel und Spindelmutter möglichst groß auszuführen. Je größer die Gewindesteigung, desto kleiner wird aber bei vorgegebener Stößelgeschwindigkeit die Spindeldrehzahl.. Aus diesem Grunde ist es bei den herkömmlichen Pressen nicht möglich, die Gewindesteigung genügend groß vorzusehen., weil ml/fc

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'•.π-," Dr eh ζ.-τ hl .verringerung uer Spindel die Schwungmassen im Quadrat dnsu zunehmen müssten. Mit dem Zwischenschalten eines Keilgetri. ehes und der damit verbundenen höheren Spindeldrehzahl ist Gf: ohne Schwierigkeiten möglich, die Steigung des SpindelgewinuLs f-'ienü.-'end groß zu machen.

LL'ne Presse gemäß Fig. 3 ist ebenfalls weitgehend ebenso aufgeuiut wie eine Presse gemäß Fig. I. Unterschiedlich ist, daß statt e-.ne^ an der Spindel unlösbar angreifenden Motors zwei beiderseits des Keiles 5 angeordnete Kolbenzylindereinrichtungen 15 vorgesehen sind, die der Verschiebung des Keiles 5 dienen. Insbesondere bii dieser Ausführungsform ist es möglich, die Flächen, mit denen Keil und Stößel aneinanderliegen nicht waagerecht sondern sohrägverlaufend anzuordnen, wobei dann die Spindel waagerecht angeordnet ist. ochrägverlaufende Flächen zwischen Stößel u-id Keil haben jedoch den Nachteil, daß auf die Stößelführung erhebliche Kräfte kommen, nämlich die horizontale Preßkraftkoman den betreffenden Flächen.

I'ie Rutschkupplung soll im Idealfall bei Ilutschbeginn getrennt | ■erden. Der Impuls zum Trennen kann aber erst bei Rutschbeginn /egeben v/erden, sodaß in der Praxis das Trennen zeitlich verzögert gegenüber dem Rutschbeginn erfolgt. Eine Möglichkeit, das Trennen der Rutschkupplung auszulösen besteht darin, daß ein in der Loskupplungascheibe geführter Tastfinger mit Federkraft auf lie Gegenscheibe gedruckt wird. Die Gegenscheibe, die mit den ⁿ.?3tschvmngma:;3en verbm.den ist, besitzt im kreisförmigen Bewe-.'. n^sberoich des Tastfingers mehrere nockenförmigc jirnebungen.

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Gleitet der Tastfinger über diese Erhebungen, ao entsteht i?r Impuls zum Trennen. Eine andere Möglichkeit :lie Rutrchkupplun ~ v,n trennen, besteht darin, den Jchaltimpuls elektronisch durch ->ec_uenzvergleich zu geben.

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Claims

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P a -: .r η t a η a ρ r ü c h e

i.yi're;5i*e mit Jchvmngrad-Spindelantrieb eines Stöäels, dadurch

, daß der Schvmngrad-opindelajitr:⁵ eb mit quer

:ur ^e-.V'-'.^ungsrichtung des Stößels (2) verlaufe.:3er Achse vor. .inh'un^rad (10) und Spindel (7) angeordnet ist und einen yur' den ;;to.'3el wirkenden Keil (5) betätigt.

.T. Presse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet« daß eine zwischen Schwungrad (10) und Spindel (7) vorgesehene schal *"-bare Rutschkupplung (11) derart schaltbar ausgeführt ist, d^ß bei :tux3ohbeginn die Reibflächen vollständig voneinander ;·: tren.it -..-erden und .vährend den Rücklaufs getrennt bleiben.

;'. Presse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, day zusätzlich zu einem die Spindel (7) antreibenden Antrieb ein mit J em kuppelbaren Schwungrad (10) verbundener in eine einzige Drehrichtung durchlaufender Motor (12) vorgesehen ist.

4. Presse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Losschfringraassen (10) mit den Festschwungmassen beim Einschalten eines Arbeitsspieles durch die Rutschkupplung (11) verbindbar sind und der Motor (H; für die Festschwungmassen erst bei einer bestimmten Dreh~ zahl der Festschwungmassen zuschaltbar ist„

5. Presse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Stößel (2) und Keil (5) in senkrechter Richtung ge,ien<_: i^TiH idtr bewegbar am ei una eine

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dereinrichtung (6) für den Rückzug einerseits am Ste'.'.el und andererseits am Pressenkopf (4) angreift.

(j. Presse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Spindel (7) mit quer zur Bewegungnri chtung des otößels (i') verlaufender Achse axial unversohiebbar ■jngeordnet ist.

7. Tresse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch r~~

W kennzeichnet, daß 'iie Spindel (7) mit parallel zur Hypotenu.S( des Keils (5) angeordneter Achse vor,;erehen ist.

8. Presse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ^ .;■-kennzeichnet, daß der Antrieb der Festschwungmassen an dem einen Ende und der Antrieb des Losschwungrades (10) em anderen Ende der Jpindel (7) angeordnet i. t.

9. Presse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g ■- ^ kennzeichnet, daß für die Verschiebung des Keils (5) -eine Plolbenzylindereinrichtung (15) vorgesehen ist.

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