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Dokumentenidentifikation DE3712497A1 27.10.1988
Titel Exzenterpresse
Anmelder Klaschka, Rudolf, 7896 Wutöschingen, DE
Erfinder Klaschka, Rudolf, 7896 Wutöschingen, DE
Vertreter Jaeger, K., Dipl.-Chem. Dr.rer.nat., Pat.-Anw., 8035 Gauting
DE-Anmeldedatum 13.04.1987
DE-Aktenzeichen 3712497
Offenlegungstag 27.10.1988
Veröffentlichungstag im Patentblatt 27.10.1988
IPC-Hauptklasse B21J 9/18

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Exzenterpresse der im Oberbegriff des Anspruch 1 genannten Art.

Die Erfindung betrifft weiterhin die Verwendung einer solchen Presse.

Zur Erzeugung hoher und höchster Preßkräfte vom Antrieb der unterschiedlichsten Pressen werden vor allem Kniehebelpressen und Exzenterpressen eingesetzt. Mit beiden Pressentypen werden vergleichbare Schließkräfte in der Größenordnung von um oder über rund 1000 t erzielt.

Für zahlreiche Anwendungsfälle können Exzenterpressen wegen des in der Praxis zu geringen nutzbaren Arbeitshubs nicht eingesetzt werden, beispielsweise meist dann nicht, wenn in Öffnungsstellung ein Formwerkzeug zu öffnen oder auszutauschen ist. Hohem Verschleiß ist bei diesem Pressentyp auch der am Kopf des kraftübertragenden Pleuels angelenkte Bär ausgesetzt, da auf ihn bereits vor Erreichen des der Preßstellung entsprechenden Totpunktes des Exzenters beachtliche Querkräfte einwirken.

Demgegenüber kann mit einer Kniehebelpresse ein vergleichsweise langer Hub bei gleichen und vergleichbaren Preßkräften zur Verfügung gestellt werden. Problematisch bei den Kniehebelpressen sind jedoch ihre beachtliche Geräuschentwicklung und ihre massive Vibrationsentwicklung, die auch bei bester Fundamentierung und Schallisolation in weitem Umkreis um den Aufstellungsort einer solchen Presse in der Umwelt zu beachtlichen Beeinträchtigungen führt.

Ausgehend von diesem dem offenkundigen Industriestandard der Praxis entsprechenden Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Exzenterpresse der eingangs genannten Art zu schaffen, die bei einem vergleichsweise langen Hub hohe und höchste Preßkräfte zu erzeugen vermag ohne dabei den Nachteil einer hohen Geräuschentwicklung und Vibrationsentwicklung aufzuweisen.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Exzenterpresse der eingangs genannten Art vorgeschlagen, die erfindungsgemäß die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 genannten Merkmale aufweist.

Auf der Grundlage des zuvor diskutierten Standes der Technik liegt das wesentliche Merkmal der Erfindung also darin, daß für eine Exzenterpresse mit Exzenterschwungrad und angekoppeltem kraftübertragenden Pleuel unter Wahrung der Vorteile dieser Anordnung im Hinblick auf eine geringe Geräuschentwicklung und geringe Vibration nun auch der Vorteil des längeren Hubs verfügbar wird, der typisches Merkmal der Kniehebelpressen ist. Im Gegensatz zur Kniehebelpresse ist jedoch bei der Exzenterpresse gemäß der Erfindung das Durchstrecken des im Öffnungshub geknickten Kniehebels oder zweiteiligen Pleuels nicht mit dem Aufbringen einer Preßkraft, sondern lediglich mit einer vergleichsweise minimalen Steuerkraftübertragung verbunden.

Bei dieser Anordnung wird also die eigentliche Preßkraft der Exzenterpresse wie für Exzenterpressen typisch nur bei vollständig gestrecktem oder minimal gegen eine Abstützung durchgeknicktem, also zumindest im wesentlichen gestreckten Pleuel auf und über eine nur sehr kurze Hubstrecke durch den Exzenter, und zwar ausschließlich durch diesen, aufgebracht. Die Überbrückung des größten Teils des Resthubs erfolgt, bezogen auf den gesamten Arbeitszyklus der Exzenterpresse, von einem Zeitpunkt, der kurz nach dem Einsetzen des Exzenter-Öffnungshubes liegt, bis zu einem Zeitpunkt, der kurz vor dem Erreichen der Preßstellung und dem Beginn einer Kraftübertragung vom Exzenterschwungrad auf dem Pleuel liegt, und zwar praktisch ohne Kraftübertragung, zumindest im Vergleich zu der durch die Exzenterpresse aufbringbaren Nutz-Preßkraft. Durch diese praktisch kraftlose Kniehebelsteuerung oder Gelenkpleuelsteuerung wird die für Kniehebelpressen typische Geräuschentwicklung und Vibrationsentwicklung vermieden.

Die Knicklage des Pleuels, die zumindest im wesentlichen in dem Totpunkt des Exzenters, der der Öffnungsstellung entspricht, einer maximalen Knickung, das heißt dem kleinsten der zwischen den beiden Teilstangen des Pleuels eingeschlossenen Winkel, entspricht, und der geringsten Durchknickung, nämlich zumindest im wesentlichen der vollständigen linearen Streckung der beiden Pleuelteilstangen in Preßstellung, ist vorzugsweise durch eine Nockensteuerung oder über eine Steuerung mit einem Steuerpleuel, verwirklicht. Die Nockensteuerung erfolgt vorzugsweise über eine drehfest auf einer Steuerwelle befestigte, propellerartige Nockenscheibe, während der Steuerpleuel vorzugsweise über einen Steuerexzentertrieb oder einen Kurbeltrieb, insbesondere eine Kurbelwelle, verstellt wird. Dabei sind der Steuerantrieb und der die Preßkraft aufbringende Exzenterantrieb des kraftübertragenden Pleuels vorzugsweise synchronisierend miteinander gekoppelt, so beispielsweise durch einen Riementrieb, einen Kettentrieb oder, unter Zwischenschaltung einer Sicherheitskupplung, auch über einen formschlüssigen Trieb wie beispielsweise einem Zahnradgetriebe. Dabei liegt der Vorteil der Verwendung eines Steuerpleuels zur Steuerung der Knicklage des kraftübertragenden Pleuels in der formschlüssigen Zwangsführung in beiden Stellrichtungen der Steuerwirkung, nämlich sowohl in Richtung der knickenden als auch in Richtung der strekkenden Einwirkung auf die Knicklage des kraftübertragenden Pleuels.

Bei Verwendung einer Nockensteuerung zur Steuerung der Knicklage des kraftübertragenden Pleuels kann ein Ausbrechen des Pleuels in Preßstellung entweder durch eine Verriegelung des lineargestreckten Pleuels durch Sperrglieder, insbesondere durch von außen angelegte Käfigelemente, oder dadurch erfolgen, daß der Pleuel in Preßstellung nicht tatsächlich voll gestreckt, sondern minimal in einer Richtung durchgeknickt ausgerichtet ist, wobei er dann vorzugsweise im Knickpunkt und der Knickrichtung entgegenwirkend ortsfest abgestützt ist, beispielsweise durch eine am Pressenrahmen befestigte Leiterfläche oder Anschlagfläche.

Die Exzenterpresse gemäß der Erfindung wird vorzugsweise zum Fließpressen duktiler metallischer Werkstoffe, insbesondere zum Fließpressen von Aluminium, eingesetzt und weist typischerweise bei einer Preßkraft im Bereich von 1000 bis 2000 t durchaus einen Hub im Bereich von 20 bis 30 mm auf, ohne die Lärmentwicklung vergleichbarer Kniehebelpressen und ohne deren Bodenvibrationen aufzuweisen.

Ein weiterer Vorteil der Exzenterpresse gemäß der Erfindung insbesondere gegenüber der Kniehebelpresse, aber auch gegenüber herkömmlichen Exzenterpressen, ist in ihrem hohen Sicherheitsfaktor bei Betriebsstörungen zu sehen. Durch Sicherheitskupplungen, die die Synchronisationskopplung zwischen dem Pressenexzenter und dem Steuerantrieb sowie die Ankopplung des kraftübertragenden Pleuels an den Pressenexzenter aufheben und durch mit diesen Abkopplungen gekoppelten Steuermitteln, die den kraftübertragenden Pleuel ohne Rücksicht auf die Exzenterstellung des Pleuelauges geknickt halten, kann im Störfall eine fast verzögerungsfreie Abkopplung der Preßkraftübertragung vom Pressenexzenter auf dem Kopfanschluß des kraftübertragenden Pleuels erzielt werden.

Die Erfindung ist im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt die einzige Figur eine Exzenterpresse mit Nockensteuerung in schematischer Seitensicht in Preßstellung und in Öffnungsstellung.

In der Figur ist ein Ausführungsbeispiel der Exzenterpresse gemäß der Erfindung in funktionsschematischer Seitensicht dargestellt. In einem Pressenrahmen 1 ist ein massives Pressenexzenterschwungrad 2 gelagert. An dem Exzenterzapfen 3 des Schwungrades 2 ist ein kraftübertragender Pleuel 4 angelenkt. Der Pleuel 4 besteht aus zwei Pleuelteilstangen 5, 6, die durch einen Gelenkzapfen 7 gelenkig miteinander verbunden sind. Im Kopfauge 8 des Pleuels 4 ist in an sich üblicher und bekannter Weise ein Bär angelenkt, der die vom Exzenterantrieb auf den Pleuel 4 übertragene Preßkraft auf das Preßwerkzeug überträgt. Dabei sind aus Gründen der übersichtlicheren Darstellung der Bär, das Preßwerkzeug und deren Führungen in der Figur nicht dargestellt.

Unter dem Pleuel ist bei dem in der Figur gezeigten und hier erläuterten Ausführungsbeispiel der Exzenterpresse eine Nockensteuerung für die Knicklage des Pleuels 4 gezeigt. Auf einer Steuerantriebswelle 9 ist in der Radialebene nach Art einer schmalen Lasche oder eines zweiblättrigen Propellers eine Nockenscheibe 10 drehfest befestigt, auf deren Steuerkante 11 der Gelenkzapfen 7 des kraftübertragenden Pleuels 4 oder ein mit diesem verbundenes Zwischenglied unter Beaufschlagung durch die Schwerkraft des Pleuels 4 entlanggleitet oder abrollt. In der Zeichnung ist die Lage der Funktionsglieder in übereinandergelegten Teildarstellungen gezeigt, und zwar mit unterbrochen dargestellten Linien in der Preßstellung und in der mit ausgezogenen Linien dargestellten Lage in der Öffnungsstellung. Dabei ist die Steuerantriebswelle 9 zumindest im wesentlichen so gelagert, daß sie senkrecht unter dem Gelenkwellenzapfen 7 des Pleuels 4 in dessen gestreckter, der Preßstellung entsprechenden Lage angeordnet ist.

In der aus der Figur entnehmbaren Weise sind die Wirkung der Nockensteuerscheibe bzw. die Umdrehung der Steuerantriebswelle 9 und die Umdrehung der Pressenexzenterantriebswelle so miteinander koordiniert und sind die beiden Antriebswellen, nämlich die Exzenterpressenantriebswelle 12 und die Steuerantriebswelle 9 so drehzahlgekoppelt synchronisiert, daß das Pleuelkopfauge 8 in der in unterbrochenen Linien dargestellten Preßstellung aufgrund der Lage des Exzenters 3 des Exzenterschwungrades 2 und aufgrund der Lage der Steuerscheibe 10, bezogen auf die Darstellung der Figur, seine am weitesten nach links vorgeschobene Position einnimmt und dadurch die in der Figur nicht dargestellten Preßwerkzeugteile gegeneinanderpreßt. Durch die Drehung des Pressenantriebsexzenters 3 und der Nockensteuerscheibe 10, in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel beide Male im Uhrzeigersinn, wird das Pleuelkopfauge 8 aus der mit unterbrochenen Linien dargestellten Lage nach rechts zurückgezogen, und zwar in seine mit ausgezogenen Linien dargestellte maximal nach rechts zurückgezogene Position, also in seine Öffnungsstellung, überführt. Dabei ist in der aus der Figur ohne weiteres ersichtlichen Weise der Abstand der Mittelpunkte des Pleuelkopfauges 8 in der Preßstellung bzw. der Öffnungsstellung, also der verfügbare Arbeitsschub, wesentlich größer als die Exzentrizität des Exzenterzapfens 3 des Exzenterpressenantriebs. Dies wird dadurch erreicht, daß der zweiteilig ausgebildete kraftübertragende Pleuel 4 durch die Einwirkung der Nockenscheibe 10 in seinem Gelenk 7 zusätzlich ausknickend angehoben wird. Dabei liegt das Zapfengelenk 7 des Pleuels 4 allein unter Beaufschlagung der Masse der beiden Teilpleuelstangen 5, 6 auf der Steuerkante 11 der Steuerscheibe 10 auf. Wiederum sind dabei die Drehzahlen und Winkelgeschwindigkeiten der Steuerantriebswelle 9 und der Exzenterpressenantriebswelle 12so aufeinander abgestimmt bzw. miteinander synchronisiert, daß die am weitesten rechts (in der Darstellung der Figur) gelegene Position des Exzenterzapfens 3 und der höchste Punkt der Anhebung des Pleuelwellenzapfens 7 durch die Steuerscheibe 10 zusammenfallen. Dabei kann die in der Figur nur symbolisch durch eine unterbrochene Verbindungslinie dargestellte Synchronisation 13 der Antriebswellen 9,12 beispielsweise durch einen einfachen Riementrieb hergestellt werden. Nach der eingangs dargestellten, in der Figur jedoch nicht gezeigten Ausgestaltung der Erfindung ist die Steuerantriebswelle 9 geringfügig tiefer angeordnet als bei dem in der Figur gezeigten Ausführungsbeispiel. Dies bedeutet, daß der Pleuel 4 in der mit unterbrochenen Linien dargestellten Preßstellung geringfügig nach unten durchgeknickt ist. Durch eine solche geringfügige Durchknickung wird praktisch keine Preßkraft verloren, gleichzeitig aber ausreichend sichergestellt, daß auch ohne zusätzliche Hilfsmaßnahmen ein Ausknicken des Pleuels in der Preßstellung des Antriebsexzenters nach oben ausgeschlossen wird, und zwar ohne daß zusätzliche Verriegelungsmittel oder Hilfsmittel erforderlich wären.

In einer ebenfalls in der Figur nicht unmittelbar dargestellten aber für den Fachmann ohne weiteres erkennbaren Weise kann die Steuerantriebswelle 9 als Kurbelwelle ausgebildet sein, gegebenenfalls auch als Exzentertrieb, auf der bzw. auf dem das Auge eines Pleuels gelagert ist, dessen Kopfauge den Gelenklagerzapfen 7 des Pleuels 4 umgreift. Dadurch wird eine stets in beide Translationsrichtungen der Achse der Welle 7 wirkende formschlüssige Zwangsführung des Lagerzapfens 7 erhalten.

Durch ihren relativ großen Arbeitshub bei hohen und extrem hohen Preßkräften eignet sich die Exzenterpresse gemäß der Erfindung vorzugsweise zum Einsatz beim Fließpressen duktiler Metalle, insbesondere zum Fließpressen von Aluminium.


Anspruch[de]
  1. 1. Exzenterpresse mit langem Hub für hohe Preßkräfte, gekennzeichnet durch einen kniehebelartigen, gelenkig zweiteiligen (5, 6), in Preßstellung zumindest im wesentlichen gestreckten, kraftübertragenden Pleuel (4).
  2. 2. Exzenterpresse nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Nockensteuerung (9, 10) für die Knicklage des Pleuels (4).
  3. 3. Exzenterpresse nach einem der Ansprüche 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine ortsfest im Knickpunkt und der Knickrichtung entgegenwirkend abgestützte minimale Durchknickung des Pleuels (4) in Preßstellung.
  4. 4. Exzenterpresse nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen kurbel-, kurbelwellen- oder exzentergestellten Steuerpleuel zur Steuerung der Knicklage des kraftübertragenden Pleuels.
  5. 5. Exzenterpresse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine Synchronisationskopplung (13) zwischen der Knicklagensteuerung (9, 10) und dem Exzenterantrieb (12) des kraftübertragenden Pleuels (4).
  6. 6. Verwendung der Exzenterpresse nach einem der Ansprüche 1 bis 5 zum Fließpressen duktiler metallischer Werkstoffe.






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