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"Vorrichtung zur Steuerung der Hublänge des Arbeitshubes von Werk-
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zeugmaschinen" Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Steuerung
der Hublänge des Arbeitshubes von Werkzeugmaschinen, insbesondere Stanzmaschinen
bei der der Arbeitsstößel über einen zweiarmigen Kipphebel von einem Kurbeltrieb
aus angetrieben wird.
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Derartige Vorrichtungen sind z.B. bei Stanzmaschinen bekannt (vgl.
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DT-OS 2 053 314). Bei diesen Vorrichtungen sind an der einen Seite
des zweiarmigen Schwenkhebels oder Kipphebels der Pleuel für den Stanzstößel und
am anderen Ende der Pleuel zur Kurbelwelle angelenkt. Der Kipphebel ist zwischen
seinen Enden auf einer Kipphebelwelle im Maschinenrahmen schwenkbar gelagert. Die
über den Pleuel am Kipphebel angreifende Kurbelwelle kann zur Ausführung jeweils
nur einer Umdrehung oder kontinuierlich angetrieben werden. Von dem Antrieb des
Üerkzeugstößels wird in der Regel auch der Vorschubantrieb für das bandförmige Material
abgeleitet, wobei der Bandvorschub schrittweise erfolgt.
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bei schnellaufenden Werkzeugmaschinen soll der Arbeitshub so klein
wie möglich sein, um hohe Taktzahlen zu erreichen. Auf der anderen Seite muß der
Arbeitshub ausreichend groß sein, damit am Ende des Leerhubes ein störungsfreier
Materialvorschub möglich ist. Außerdem wird aber auch gefordert, daß bei Werkzeugwechsel
der Arbeitsstößel ausreichend weit über die normale Leerhubstelle hinaus angehoben
werden kann, um unter dem Stößel genügende Bewegungsfreiheit bei der Montage des
neuen Werkzeuges zu haben.
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Bei der knappen Bemessung der Arbeitshublänge können bereits geringe
Abweichungen von der Leerhublänge zu einer Störung des Werkstückwechsels führen.
Man hat daher bereits Maßnahmen vorgeschlagen, um die Ausgangsstellung des Stößels
nach jedem Werkstückdurchlauf so zu korrigieren, daß dieser seine höchste Stellung
erreicht, die einen störungsfreien Materialwechsel gewährleistet. Bei einer bekannten
Vorrichtung dieser Art ist eine Rückstelleinrichtung vorgesehen, welche die Kurbelwelle
in eine feste, vorherbestimmte Lage zurückführt (vgl. DT-AS 2 413 842). Zu diesek
Zweck ist an der Kurbelwelle eine Scheibe mit zwei im Abstand angeordneten Anschlagbolzen
vorgesehen, auf denen Laufrollen befestigt sind. Die Bolzen sind annähernd um 1800
zueinander versetzt. An dem Arbeitskolben ist ein Schuh vorgesehen, der sich in
der Endstellung auf beiden Rollen abstützt und gewährleistet, daß beide Rollen sich
in gleicher Höhenlage befinden.
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Bei schnellaufenden Werkzeugmaschinen wird bei größeren Vorschublängen
in der Regel ein gleichmäßiger Betrieb des Werkzeuges bevorzugt und die größere
Schrittlänge des Werkzeugvorschubes dadurch
gewährleistet, daß
man das Werkzeug zwischen zwei aufeinanderfolgenden wirksamen Arbeitshüben einen
oder mehrere unwirksame Arbeitshübe ausführen läßt. Dies vereinfacht den Aufbau
und den Betrieb und führt zu einer höheren Gleichförmigkeit der Arbeitsweise und
zu einer höheren Genauigkeit. Es sind jedoch besondere Maßnahmen notwendig, um einen
oder mehrere der Zwischenhübe'des Arbeitsstößels unwirksam zu machen.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung der eingangs
näher bezeichneten Art so weiterzubilden, daß bei einfachem Aufbau auch bei kurzen
Arbeitshüben und hoher Arbeitsgeschwindigkeit für einen ausreichenden Freiraum unter
dem Stößel zum Auswechseln des Werkzeuges und Werkstückes gesorgt und darüber hinaus
eine beliebige Zahl von unwirksamen Arbeitshüben zwischen zwei aufeinanderfolgende
wirksame Arbeitshübe eingeschaltet werden kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Kipphebelwelle
mittels exzentrischer Zapfen beidenends gelagert ist und an beide Exzenterzapfen
jeweils ein Stell- oder Steuerantrieb mittels Kupplung ankuppelbar ist. Dabei kann
mit dem einen Exzenterzapfen vorteilhafterweise ein elektrischer Stellmotor, insbesondere
ein Getriebebremsmotor, über elektromagnetische Schaltkupplung ankuppelbar sein.
Mit dem anderen Exzenterzapfen ist zweckmäßigerweise ein Kurbelarm kuppelbar, an
dem ein Druckmittelzylinder als Steuerantrieb angreift.
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Aufgrund dieser Anordnung können alle eingangs näher bezeichneten
Forderungen auf einfache und zuverlässige Weise ausgeführt werden. Mit Hilfe des
Stellmotores kann der gesamte Exzenterwert der Kipphebelwelle zur Verschiebung des
stößelseitigen Endes des Kipphebels bei in seiner Stellung unverändert gehaltenem
Pleuel herangezogen werden. Dadurch erhält man für den Werkzeugwechsel einen ausreichenden
Freiraum unterhalb des Arbeitsstößels.
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Auf der anderen Seite kann über den Druckmittelzylinder, der an dem
anderen Exzenterzapfen angreift und mit diesem Exzenterzapfen kuppelbar ist, bei
jedem Arbeitshub gewährleistet werden, daß der Stößel eine vorbestimmte Ruhestellung,
nämlich die in Leerhubrichtung liegende Totpunktlage, erreicht, welche einen zuverlässigen
Werkstückwechsel gewährleistet. Mit der gleichen Vorrichtung läßt sich aber auch
zwischen zwei wirksamen Arbeitshüben eine gewünschte Anzahl von Arbeitshüben in
ihrer ganzen Länge nach oben ausreichend so weit verschieben, daß bei Ausführung
dieser Arbeitshübe das Werkzeug keinen Arbeitsschritt nusführt, sondern vor Erreichen
des Werkstückes in der Bewegung umkehrt.
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Die neue Vorrichtung arbeitet außerordentlich zuverlässig und läßt
sich mit einfachen Mitteln in jeder gewUnschtenWeise steuern, wobei die dafür erforderlichen
Zusatzeinrichtungen einfach und preiswert sind.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand schematischer Zeichnungen an
einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.
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Es zeigen: Fig. 1 einen Teilschnitt durch die Vorrichtung, wobei die
Schnittebene horizontal angeordnet ist und entlang der Schnittlinie I-I in Fig.
2 durch die Achse der Kipphebelwelle läuft und Fig. 2 eine Stirnansicht auf das
linke Ende der Vorrichtung nach Fig. 1.
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Von der Werkzeugmaschine sind in Fig. 1 lediglich ausschnittsweise
zwei im gegenseitigen Abstand angeordnete parallele Wangen la und 1b gezeigt, welche
zwischen sich den Kipphebel 2 aufnehmen. Der Kipphebel 2 ist als zweiarmiger Hebel
ausgebildet, dessen beide Arme ungleiche Länge haben können, wie dies die Fig. 1
zeigt.
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An den beiden Enden des Kipphebels sind Lageraugen angeordnet, von
denen das eine zur Anlenkung des Pleuels 4 dient, der um die Achse 3 schwenkbar
ist und zu einer Kurbelwelle des Antriebes führt. Am anderen Ende ist der zum Stößel
führende Pleuel 6 angelenkt, der um die Achse 5 schwenkbar ist. Der Kipphebel 2
ist auf einer Kipphebelwelle 7 uni eine Achse A wechselweise schwenkbar.
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Die Kipphebelwelle 7 bildet einen mittleren exzentrischen Abschnitt
im Vergleich zu zwei seitlichen miteinander in Fluchtung stehenden Lagerzapfen 8
und 12, die in den beiden Wangen la und 1b des Maschinenrahmens gelagert sind. Die
Drehachse der Zapfen 8 und 12 ist mit B bezeichnet.
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Der Zapfen 8 an einem Ende der Kipphebelwelle 7 weist eine verjüngte
Verlängerung
auf, auf die der eine Kupplungsteil einer elektromagnetisch betätigbaren Kupplung
9 aufgekeilt ist, während der andere Kupplungsteil 10 auf der Abtriebswelle lla
eines elektrischen Stellmotors, insbesondere eines Getriebebremsmotors 11, befestigt
ist. Über den Stellmotor 11 kann also bei Betätigung der Kupplung 9,10 der Zapfen
8 um die Achse B um vorbestimmte Winkel gedreht werden, wodurch sich die Kipphebelwelle
7 bei in seiner jeweiligen Stellung gehaltenem Pleuel 4 in ihrer Exzentrizität um
entsprechende Winkel verstellen läßt.
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Der andere Zapfen 12 der Kipphebelwelle 7 ist mit gleichbleibendem
Durchmesser verlängert und trägt auf seinem Ende ein hülsenförmiges Gehäuse 13.
Der Zapfen 12 ist mit einer Ringnut versehen, in die Rollen 14 eingreifen, welche
sich durch entsprechende Ausnehmungen in dem Gehäuse 13 erstrecken und durch einen
Sicherungsring 14a gegen Herausfallen gesichert sind. Auf diese Weise wird das Gehäuse
13 auf dem Zapfen 12 drehbar, jedoch axial unaschiebbar gehalten. Auf der dem Zapfen
12 abgewandten Seite weist das hülsenförmige Gehäuse 13 eine Ausnehmung auf, in
der ein Druckmittelkolben 25 in Richtung der Achse B des Zapfens 12 erschiebbar
ist. Der Kolben steht auf seiner Außenseite unter der Wirkung eines Tellerfederpaketes
26 oder einer anderen Feder, während auf seiner Innenseite eine Anschlußbohrung
31 für ein Druckmittel mündet. Der Kolben 25 ist mit beidseitigen Kolbenzapfen versehen
und in der Ausnehmung axial nach beiden Seiten verschiebbar angeordnet. Der nach
außen weisende Kolbenzapfen weist an seinem Ende eine Abflachung 30 auf, die in
jeder Stellung
des Kolbens 25 mit einem Kupplungsblock 24 (s.Fig.2)
zusammenwirkt, der auf der Außenseite des Gehäusedeckels 13a angeschraubt und eine
sekantenartig zum Kolbenzapfen verlaufende Kupplungsfläche 23 aufweist. Auf diese
Weise werden das Gehäuse 13 und der Kolben 25 in jeder möglichen Stellung des Kolbens
25 gekuppelt. Der dem Zapfen i2 der Kipphebelwelle 7 zugekehrte Kolbenzapfen ist
als Mehrkant- oder Paßfeder 32 ausgebildet, die zum Eingriff in eine entsprechende
stirnseitige Ausnehmung des Zapfens 12 der Kipphebelwelle 7 dient. Der Eingriff
der Paßfeder in den Zapfen 12 erfolgt unter der Wirkung des Tellerfederpaketes 26,
wenn die andere Seite des Kolbens 25 druckentlastet wird und der Kolben in die Nähe
seiner aus Fig. 1 ersichtlichen rechten Endstellung gelangt. Dabei erfolgt ein Eingriff
der Paßfeder 32 in die entsprechende Ausnehmung des Zapfens 12 nur dann, wenn der
Zapfen und die Ausnehmung miteinander fluchten. Das Gehäuse 13 und die Kipphebelwell
7 sind somit nur drehmomentmäßig gekuppelt, wenn die Paßfeder 32 in die Ausnehmung
des Zapfens 12 eingrift, während im anderen Falle bei einer Verschiebung des Kolbens
25 gegen das Federpaket 26 eine Entkupplung zwischen dem Gehäuse 13 und der Kipphebelwelle
7 erfolgt.
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An dem Gehäuse 13 ist ein Arm 13b angeordnet, an dem über ein Anschlußstück
15 die Kolbenstange 16 eines beidseitig beaufschlagbaren Druckmittelzylinders 17
angelenkt ist, der sich seinerseits über ein Gelenkstück 18 an dem Maschinengestell
abstützt. Das hülsenförmige Gehäuse 13 läßt sich also mit Hilfe
des
Druckmittelzylinders 17 über vorbestimmte Winkelabschnitte hin- und herdrehen. Wenn
die dem Gehäuse 13 zugeordnete Kupplung, bestehend aus der Paßfeder 32 und der Ausnehmung,
in dem Zapfen 12 der Kipphebelwelle 7 eingerückt ist, wird diese Drehbewegung auf
die Kipphebelwelle 7 übertragen. Das bedeutet, daß auch über den Zapfen 12 Drehbewegungen
auf die Welle 7 übertragen werden können, so daß sich die exzentrische Lage dieser
Welle bei in seiner jeweiligen Lage festgehaltenem Pleuel 4 entsprechend verändert.
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An dem Maschinengestell ist eine Anschlag- und Fühlereinrichtung angeordnet,
welche im wesentlichen aus den beiden Tragstücken 36 und 37 besteht, die winkelförmig
ausgebildet sind und an der Stirnseite des Lagerdeckels für den Zapfen 12 gegenüberliegend
mit einem Schenkel befestigt sind. Die Befestigungsschenkel der Tragstücke 36 und
37 weisen jeweils eine einstellbare Anschlagschraube 38 bzw. 39 auf. Diese beiden
Anschlagschrauben wirken mit Anschlagnasen 34 und 35 zusammen, die an einem mit
der Kipphebelwelle 7 bzw. dem zugehörigen Zapfen 12 drehsicher verbundenen Anschlagarm
33 angeordnet sind. Die Anordnung ist gemäß Fig.2 so getroffen, daß der Anschlagarm
einen Drehweg von 1800 ausführen kann, wie er in Fig. 2 durch den Doppelpfeil 46
dargestellt ist. Bei einer praktischen Ausführung einer Stanzmaschine mit einem
Hub des zum Stößel führenden Pleuels 6 von etwa 18 bis 25 mm kann der Abstand der
Achsen A und B der Kipphebelwelle 7 bzw. der daran angeformten Zapfen 8 und 12 so
gewählt werden, daß bei einer 180 0-Drehung der Kipphebelwelle 7 mittels des
Getriebebremsmotors
11 und des Zapfens 8 der zum Stößel führende Pleuel 6 um einen Betrag von etwa 40
mm in Hubrichtung verstellt wird und somit bei Tiefstellung des Pleuels 4 ein maximaler
Freiraum unter dem Stößel für den Werkzeugwechsel eingestellt werden kann.
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Bei der vorbeschriebenen Verdrehung der Kipphebelwelle 7 über den
Zapfen 8 muß die mit dem Zapfen 12 der Kipphebelwelle 7 zusammenwirkende Paßfeder
32 außer Eingriff mit der zugehörigen Ausnehmung in dem Zapfen 12 sein, da anderenfalls
die Verschwenkbewegung der Kipphebelwelle 7 um 1800 durch den an dem Gehäusearm
13b angreifenden Druckmittelzylinder bzw. dessen Kolbenstange 16 behindert würde
oder aber eines der vorgenannten Teile gu Bruch gehen müßte; denn die vorgenannten
Teile können der Drehbewegung der Kipphebelwelle 7 um 1800 nicht folgen. Demgemäß
ist es beim Werkzeugwechsel erforderlich, den Kolben 25 über die Druckmittelleitung
31 zu beaufschlagen und den Kolben 25 gegen die Wirkung des Federpaketes 26 in seine
linke Endstellung zu bringen.
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Um die mittels des Getriebebremsmotors 11 mögliche Verdrehbewegung
der Kipphebelwelle 7 zu begrenzen und auch gleichzeitig dafür zu sorgen, daß die
Kupplung 9,10 für den Zapfen 8 bzw.
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die drehmomentmäßige Kupplung des Gehäuses 13 mit dem Zapfen 12 in
oder außer Wirkung gebracht werden, können an den Tragstücken 36 und 37 berührungslose
Schalter 40 und 41 vorgesehen sein, welche in einem entsprechenden Steuerungskreis
für den
Stellmotor 11 und für die genannten Kupplungen liegen.
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Wenn nach einem erfolgten Werkzeugwechsel in der oben beschriebenen
Weise die Kipphebelwelle 7 wieder in ihre Stellung überführt worden ist, wird durch
die Betätigung der Kupplung 9,10 die drehmomentmäßige Verbindung zwischen dem Getriebemotor
und dem Zapfen 8 aufgehoben. Andererseits wird durch entsprechende Druckentlastung
des Kolbens 25 dieser ausschließlich dem Druck des Federpaketes 26 ausgesetzt, so
daß die Paßfeder 32 in die entsprechende Ausnehmung des Zapfens 12 eingreift und
somit eine drehmomentmäßige Verbindung zwischen dem hülsenförmigen Gehäuse 13 und
der Kipphebelwelle 7 hergestellt wird. Sollte infolge einer ungenauen Rückbewegung
der Kipphebelwelle 7 die Paßfeder 32 nicht in die entsprechende Ausnehmung des Zapfens
12 eingreifen, so erfolgt dieser Eingriff spätestens bei der nächsten Betätigung
des Druckmittelzylinders 17, wenn mittels dieses Druckmittelzylinders bei einem
Werkstückwechsel durch entsprechende Verdrehung der Kipphebelwelle 7 dafür gesorgt
wird, daß der mit dem Stößel verbundene Pleuel und das an dem Stößel befestigte
Werkzeug mit Sicherheit auch die obere Totpunktlage einnimmt. Hierzu dienen nämlich
der Druckmittelzylinder 17 sowie das Gehäuse 13 und der Kolben 25 mit seinen beiden
Zapfen, die über die Abflachung 30 bzw. die Paßfeder 32 zur drehmomentmäßigen Kupplung
des Gehäuses 13 mit der Kippwelle 7 vorgesehen sind. Die Steuerung des Druckmittelzylinders
17 kann dabei in Abhängigkeit von der Vorrichtung zur Entnahme oder zur Zuführung
eines neuen Werkstückes automatisch
erfolgen. Der über den Druckmittelzylinder
17 erzeugte Drehwinkel liegt in der Regel zwischen 20° und 600, vorzugsweise etwa
um 450, wie dies durch den Doppelpfeil 45 in Fig. 2 angedeutet ist.
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Die Steuerung des Druckmittelzylinders kann jedoch auch so gehoffen
werden, daß nach jedem oder einer bestimmten Anzahl von Arbeitshüben der gesamte
Arbeitshubweg um eine ausreichende Strecke durch eine entsprechende Verschwenkung
der Kipphebelwelle 7 nach oben verlagert wird, so daß das Werkzeug mit dem Werkstück
nicht in Eingriff gelangt. Damit lassen sich zwischen einem oder mehreren wirksamen
Arbeitshüben jeweils ein oder mehrere nach oben verschobene unwirksame Arbeitshübe
einschalten, um bei einem gleichbleibenden Gang der Maschine intermittierend wirksame
Arbeitshübe auszuführen.
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Die drehmomentmäßige Kupplung des Gehäuses mit dem Zapfen 12 der Kipphebelwelle
7 kann während der gesamten Zeitspanne zwischen zwei Werkzeugwechseln erhalten bleiben
und muß lediglich in der oben beschriebenen Weise beim Werkzeugwechsel vorübergehend
aufgehoben werden.
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