DE2845924A1 - HIGH-SPEED PRESS - Google Patents
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Description
2845924 Andrejewski, Honke, Gesthuysen & Masch Patentanwälte2845924 Andrejewski, Honke, Gesthuysen & Masch patent attorneys
43 Essen 1, Theaterplatz 3, Postf.78943 Essen 1, Theaterplatz 3, Postf. 789
29. September 1978September 29, 1978
Patent- und HilfsgebrauchsmusteranmeldungPatent and utility model registration
Schwelmer Eisenwerk Müller & Co. GmbHSchwelmer Eisenwerk Müller & Co. GmbH
Loher Straße 1, 5830 SchwelmLoher Strasse 1, 5830 Schwelm
. Hochgeschwindigkeitspresse. High speed press
Die Erfindung bezieht sich gattungsgemäß auf eine Hochgeschwindigkeitspresse mitThe invention relates generically to a high-speed press with
feststehendem Pressentisch und Werkstückaufnahme im Pressengestell,fixed press table and workpiece holder in the press frame,
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ifif
auf- und niederbewegbarem Pressenstempel mit Preßwerkzeug undup and down movable press ram with press tool and
elektrodynamischem Antrieb,electrodynamic drive,
wobei der elektrodynamische Antrieb einen im Pressengestell konzentrisch zum Pressenstempel angeordneten, einlagigen oder mehrlagigen Flachspulenring und der Pressenstempel eine zugeordnete Treiberplatte aufweist, - wobei ferner die Flachspule am Oberjoch des Pressengestells abgestützt ist, wobei endlich Einrichtungen für die Endlagendämpfung und für die Rückstellung des Pressenstempels vorgesehen sind. - Es versteht sich von selbst, daß einerseits der Flachspulenring und andererseits die Treiberplatte aus hochleitenden Werkstoffen aufgebaut sind. Flachspule meint, daß eine derartige Spule nach Art einer ebenen archimedischen Spirale gleichsam ringscheibenförmig gewickelt ist. Sie ist mehrlagig, wenn mehrere derartige Spulen aufeinandergesetzt sind.the electrodynamic drive being concentric in the press frame for the press ram arranged, single-layer or multi-layer flat coil ring and the press ram an associated one Has driver plate, - furthermore, the flat coil is supported on the upper yoke of the press frame, with finite devices for the end position cushioning and for resetting the press ram. - It goes without saying that on the one hand the flat coil ring and, on the other hand, the driver plate are made of highly conductive materials. Flat coil means that such a coil is wound like a ring disk like a flat Archimedean spiral. It is multilayered, when several such coils are placed on top of one another.
Bei gattungsgemäßen Hochgeschwindigkeitspressen (DE-OS 19 55 400) ist dem elektrodynamischen Antrieb ein Kondensator zugeordnet, der entladen wird und einen elektrischen Strom durch die Spule des Flachstromringes fließen läßt. Die Arbeitsleistung erfolgt durch elektrodynamische Abstimmung zwischen dem Flachspulenring und der Treiberplatte. Der zeitliche Verlauf des Entladestromes in der Spule ist hauptsächlich durch die Kapazität des Kondensators, die Induktivität der Spule sowie durch den Ohm'sehen Widerstand des Flachspulenringes und der Leitungen bestimmt. Durch den zeitlich veränderlichen, in dem Flachspulenring fließenden Strom wird in der Treiberplatte, die in Ausgangsstellung nahe an demIn generic high-speed presses (DE-OS 19 55 400), a capacitor is assigned to the electrodynamic drive, which is discharged and allows an electric current to flow through the coil of the flat current ring. The work is done by electrodynamic coordination between the flat coil ring and the driver plate. The course of the discharge current over time in the coil is mainly due to the capacitance of the capacitor, the inductance of the coil and the ohmic resistance of the flat coil ring and the cables. Due to the time-varying current flowing in the flat coil ring is in the driver plate, which is in the starting position close to the
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Flachspulenring angeordnet ist, ein Sekundärstrom induziert. Infolgedessen beschleunigt sich die Treiberplatte zusammen mit dem Pressenstempel und dem Preßwerkzeug von dem Flachspulenring weg. Die Maschine funktioniert insoweit als elektrisch/mechanischer Wandler. Auf einem relativ großen Weg wird mittels elektromagnetischer Feldkraft elektrische Energie in kinetische Energie umgewandelt, die dann auf einen sehr kurzen Weg in Schneidarbeit, Umformungsarbeit oder Verdichtungsarbeit umgesetzt wird. Das Verhältnis der zurückgelegten Wege verhält sich wie das umgekehrte Verhältnis der erzeugten Kräfte. Im Ergebnis wird mit sehr hohen Beschleunigungen gearbeitet. Das gilt auch für die Rückstellbewegung, wenn insgesamt kurze Taktzeiten angestrebt werden. Folglich sind bei gattungsgemäßen Hochgeschwindigkeitspressen einerseits Einrichtungen für die Endlagendämpfung, andererseits Einrichtungen für die Rückstellung des PressensterapeIs erforderlich. Sie sind bei den bekannten gattungsgemäßen Pressen als Federn ausgeführt. Das ist nachteilig, weil es zu Schwingungserscheinungen kommen kann.Flat coil ring is arranged, a secondary current is induced. Consequently accelerates the driver plate together with the press ram and the press tool away from the flat coil ring. The machine functions as an electrical / mechanical converter. A relatively long way is by means of electromagnetic Field force converts electrical energy into kinetic energy, which then takes a very short path into cutting work, Forming work or compression work is implemented. The ratio of the distances covered behaves like the opposite Relationship of the forces generated. As a result, very high accelerations are used. This also applies to the return movement, when overall short cycle times are sought. Consequently are in generic high-speed presses on the one hand devices for the end position damping, on the other hand devices required for resetting the press sterile. In the known presses of the generic type, they are designed as springs. This is disadvantageous because it leads to vibration phenomena can come.
Bei Pressen anderer Gattung kennt die Praxis Rückstelleinrichtungen in Form von hydraulischen oder pneumatischen Zylinderkolbenanordnungen. Auch kennt man Spindelpressen oder hydraulische Pressen mit hydraulischen Endlagendämpfungen. Dabei handelt es sich jedoch sowohl für die Rückstelleinrichtungen als auch für die Einrichtungen für die Endlagendämpfung stets um selbständige Bauteile, die mit dem Pressenstempel nicht integriert und miteinander nicht kombiniert sind. Die Anordnung derartiger Einrichtungen bei einer gattungsgemäßen Hochgeschwindigkeitspresse würde die Hochgeschwindigkeitspresse in ihrem baulichen Aufbau, in funktioneller HinsichtIn other types of presses, reset devices are used in practice in the form of hydraulic or pneumatic cylinder-piston arrangements. Screw presses or hydraulic presses are also known with hydraulic end position cushioning. However, this applies to both the reset devices and the devices for the end position cushioning, always with independent components that are not integrated with the press ram and not with each other are combined. The arrangement of such devices in a generic high-speed press would be the high-speed press in their structural design, in functional terms
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und in steuerungstechnischer Hinsicht erheblich verkomplizieren.and make them considerably more complicated in terms of control technology.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, bei einer gattungsgemäßen Hochgeschwindigkeitspresse auf einfache Weise einerseits eine Rückstelleinrichtung und andererseits eine Endlagendämpfung zu verwirklichen, wobei diese Einrichtungen frei von mechanischen Federanordnungen arbeiten sollen. Die Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß gekennzeichnet durch die Kombination der folgenden Merkmale:In contrast, the invention is based on the object of a generic high-speed press in a simple manner to realize on the one hand a reset device and on the other hand an end position damping, these devices being free of mechanical spring assemblies should work. The solution to this problem is characterized according to the invention by the combination of the following characteristics:
a) der Pressenstempel ist in seinem oberen Teil als Pressenstempelzylinder einer Rückstell-Zylinderkolbenanordnung ausgebildet, deren Kolben im Oberjoch des Pressengestells stationär gehalten ist,a) the press ram is in its upper part as a press ram cylinder of a return cylinder piston arrangement designed, the piston of which is held stationary in the upper yoke of the press frame,
b) der Pressenstempelzylinder trägt auf seiner Außenseite einen Ringkolbenbund, der von einem stationär am Oberjoch des Pressengestells gehaltenen Dämpfungszylinder umgeben ist,b) the press ram cylinder carries on its outside an annular piston collar, which is stationary by a the damping cylinder held on the upper yoke of the press frame is surrounded,
c) der Dämpfungszylinder besitzt einen ringförmig umlaufenden, gegenüber dem Ringkolbenbund großen Hydraulikraum mit nach unten angeschlossener Dämpfungskammer für den Arbeitshub und nach oben angeschlossener Dämpfungskammer für den Rückstellhub, c) the damping cylinder has an annular circumferential, Compared to the annular piston collar, there is a large hydraulic chamber with a downward-connected Damping chamber for the working stroke and the damping chamber connected to the top for the return stroke,
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d) die beiden Dämpfungskammern, in die der Ringkolbenbund eintaucht, sind über Drosselbohrungen mit einer Einrichtung für die Einstellung der Drosselwirkung an den Hydraulikraum angeschlossen.d) the two damping chambers into which the annular piston collar immersed are via throttle bores with a device for adjusting the Throttle effect connected to the hydraulic chamber.
Nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung ist die Rückstellzylinderkolbenanordnung nicht hydraulisch sondern pneumatisch ausgelegt, also über entsprechende Steuerventile an eine Druckluftquelle angeschlossen. Das kann im einfachsten Falle dadurch geschehen, daß der Kolben der Rückstellzylinderkolbenanordnung eine Kolbenstange mit Druckmittelzuführungsbohrungen bzw. Druckmittelabführungsbohrungen aufweist, die oberhalb bzw. unterhalb des Kolbens in dem Zylinderraum des Pressenstempelzylinders einmünden. Da einerseits für den Arbeitshub, andererseits für den Rückstellhub unterschiedliche Dämpfungsarbeit geleistet werden muß, empfiehlt die Erfindung fernerhin, daß der Ringkolben einerseits eine orthogonal zum Pressenstempelzylinder verlaufende Ringkolbenfläche aufweist, die in die (untere) Dämpfungskammer für den Arbeitshub eintaucht, sowie andererseits mit einer schrägen Ringkolbenfläche versehen ist, die in die (obere) Dämpfungskammer für den Rückstellhub eintaucht. Die Einrichtungen für die Einstellung der Drosselwirkung bestehen im einfachsten Falle aus Stellschrauben, die in die Drosselbohrungen eintauchen und deren Querschnitt zu verstellen zulassen. According to a preferred embodiment of the invention, the return cylinder piston arrangement not hydraulically but pneumatically designed, i.e. via corresponding control valves to a compressed air source connected. In the simplest case, this can be done in that the piston of the return cylinder piston assembly has a Piston rod with pressure medium supply bores or pressure medium discharge bores which open above or below the piston in the cylinder space of the press ram cylinder. Since, on the one hand, different damping work has to be performed for the working stroke and, on the other hand, for the return stroke, recommends the invention furthermore that the annular piston on the one hand has an annular piston surface extending orthogonally to the press ram cylinder, which dips into the (lower) damping chamber for the working stroke, and on the other hand is provided with an inclined annular piston surface which is immersed in the (upper) damping chamber for the return stroke. The devices for adjusting the throttling effect consist in the simplest case of adjusting screws that are inserted into the throttle bores immerse and allow their cross-section to be adjusted.
Im folgenden werden die beschriebenen Merkmale, die funktionellen Zusammenhänge und die erreichten Vorteile anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert. Es zeigen:In the following, the features described, the functional relationships and the advantages achieved are based on a merely an exemplary embodiment illustrated drawing explained in more detail. Show it:
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Andrejewski, Honke, Gesthuysen & Masch, Patentanwälte in EssenAndrejewski, Honke, Gesthuysen & Masch, patent attorneys in Essen
Pig. 1 in schematischer Darstellung einen Vertikalschnitt durch eine erfindungsgemäße Hochgeschwindigkeitspresse,Pig. 1 shows a schematic representation of a vertical section by a high-speed press according to the invention,
Fig. 2 den vergrößerten Ausschnitt A aus dem Gegenstand nach Fig. 1.FIG. 2 shows the enlarged section A from the object according to FIG. 1.
Die in den Figuren dargestellte Hochgeschwindigkeitspresse besteht in ihrem grundsätzlichen Aufbau aus dem Pressengestell 1 mit feststehendem Pressentisch 2 und Werkstückaufnahme 3 sowie dem auf- und niederbewegbaren Pressenstempel 4 mit dem Preßwerkzeug 5 und einem elektrodynamischen Antrieb. Der elektrodynamische Antrieb besitzt einen im Pressengestell 1 konzentrisch zum Pressengestell 1 angeordneten, einlagigen oder mehrlagigen Flachspulenring 6. Der Pressenstempel 4 besitzt eine zugeordnete, ebenfalls ringförmige Treiberplatte 7. Der Flachspulenring 6 ist am Oberjoch 8 des Pressengestells 1 abgestützt, und zwar im Ausführungsbeispiel über aufgesetzte Ankerpakete 9, die U-förmig gestaltet und reiterartig auf den Flachspulenring 6 aufgesetzt sowie in eine entsprechende Kammer 10 am Oberjoch 8 des Pressengestells 1 eingesetzt sind. Angedeutet ist in Fig. 1 auch die dem elektrodynamischen Antrieb zugeordnete Kondensatorbatterie 11 mit Schwingkreis 12, wobei durch Entladung der Kondensatorbatterie 11 die elektrodynamischen Kräfte erzeugt werden, die über die Treiberplatte 7 den Pressenstempel 4 in Richtung auf das in der Fig. 1 eingezeichnete Werkstück 13 treiben, an dem im Ausführungsbeispiel eine Stanzarbeit durchzuführen ist.The high speed press shown in the figures consists in their basic structure from the press frame 1 with fixed press table 2 and workpiece holder 3 as well as the and press ram 4, which can be moved down, with the press tool 5 and an electrodynamic drive. The electrodynamic drive has a single-layer or multi-layer flat coil ring 6 arranged concentrically to the press frame 1 in the press frame 1 The press ram 4 has an associated, likewise ring-shaped driver plate 7. The flat coil ring 6 is on the upper yoke 8 of the press frame 1 supported, in the exemplary embodiment via attached anchor packages 9, which are U-shaped and rider-like placed on the flat coil ring 6 and inserted into a corresponding chamber 10 on the upper yoke 8 of the press frame 1. Implied is in Fig. 1 also the electrodynamic drive associated capacitor battery 11 with resonant circuit 12, whereby by discharge the capacitor battery 11 the electrodynamic forces are generated which, via the driver plate 7, push the press ram 4 in the direction of the workpiece 13 shown in FIG. 1 drive, on which a punching work is to be carried out in the exemplary embodiment.
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Der Pressenstempel 4 ist in seinem oberen Teil als Pressenstempelzylinder 14 einer Rückstellzylinderkolbenanordnung 15 ausgebildet. Der Kolben 16 ist mit seiner Kolbenstange 17 im Oberjoch 8 des Pressengestells 1 stationär gehalten. Der Pressenstempelzylinder 14 trägt aber außerdem auf seiner Außenseite einen Ringkolbenbund 18. Dieser ist von einem stationär am Oberjoch 8 des Pressengestells 1 gehaltenen Dämpfungszylinder 19 umgeben. Der Dämpfungszylinder 19 wiederum besitzt, wie insbesondere die Fig. 2 erkennen läßt, einen ringförmig umlaufenden, gegenüber dem Ringkolbenbund 18 großen Hydraulikraum 20. Nach unten hin ist an diesen Hydraulikraum 20 eine Dämpfungskammer 21 für den Arbeitshub angeschlossen. Nach oben hin eine Dämpfungskammer 22 für den Rückstellhub. Die beiden Dämpfungskammern 21, 22 sind über Drosselbohrungen 23 mit Einrichtung 24 für die Einstellung der Drosselwirkung an den Hydraulikraum 20 angeschlossen. - Die Ruckstellzylinderkolbenanordnung 15 ist an eine nicht gezeichnete Druckluftquelle angeschlossen, und zwar über die Leitungen 25 und 26 mit entsprechenden Steuerventilen 27. Man erkennt, daß der Kolben 16 der Rückstellzylinderkolbenanordnung 15 eine Kolbenstange 17 besitzt, die mit Druckmittelzuführungsbohrungen 28 versehen ist. Diese münden oberhalb bzw. unterhalb des eigentlichen Kolbens 16 in den Zylinderraum 29 des Pressenstempelzylinders 14.The press ram 4 is in its upper part as a press ram cylinder 14 of a return cylinder piston assembly 15 is formed. The piston 16 is with its piston rod 17 in the upper yoke 8 of the Press frame 1 held stationary. The press ram cylinder 14 but also has an annular piston collar 18 on its outside. This is from a stationary on the upper yoke 8 of the press frame 1 held damping cylinder 19 surrounded. The damping cylinder 19 in turn has, as can be seen in particular from FIG Hydraulic chamber 20. A damping chamber 21 for the working stroke is connected to this hydraulic chamber 20 at the bottom. Up towards a damping chamber 22 for the return stroke. The two damping chambers 21, 22 are provided with a device via throttle bores 23 24 is connected to the hydraulic chamber 20 for setting the throttling effect. - The reset cylinder piston assembly 15 is connected to a compressed air source, not shown, via lines 25 and 26 with corresponding control valves 27. It can be seen that the piston 16 of the return cylinder piston assembly 15 has a piston rod 17 which is provided with pressure medium supply bores 28. These open above or below of the actual piston 16 into the cylinder space 29 of the press ram cylinder 14th
Der schon erwähnte Ringkolbenbund 18 besitzt einerseits eine orthogonal zum Pressenstempelzylinder 14 verlaufende Ringkolbenfläche 30, die in die untere Dämpfungskammer 21 eintaucht. Diese dient, wie bereits erwähnt, für die Dämpfung des Arbeitshubes. Die gegenüber-The already mentioned annular piston collar 18 has on the one hand an orthogonal to the press ram cylinder 14 extending annular piston surface 30, which is immersed in the lower damping chamber 21. This serves as already mentioned, for the damping of the working stroke. The opposite
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liegende Ringkolbenfläche 31 verläuft demgegenüber nach außen hin schräg abfallend, sie taucht in die obere Dämpfungskaitimer 22 ein und dient zur Dämpfung des Rückstellhubes. Die Einrichtung 24 für die Einstellung der Drosselwirkung arbeitet im Ausführungsbeispiel mit einfachen Stellschrauben 32, die mit Spitzen 33 in die Drosselbohrungen 23 eintauchen und es zulassen, den Strömungsquerschnitt in den Drosseln zu verstellen.On the other hand, the annular piston surface 31 lying on it slopes downwards towards the outside; it dips into the upper damping chamber 22 and serves to dampen the return stroke. The device 24 for setting the throttle effect operates in the exemplary embodiment with simple adjusting screws 32, which dip with tips 33 in the throttle bores 23 and allow the flow cross-section to be adjusted in the throttles.
Im Ergebnis wird zunächst erreicht, daß der Ringkolben oder Ringkolbenbund 18 sowohl die noch vorhandene Restenergie beim Arbeitshub als auch die Geschwindigkeitsenergie beim Rückhub dosiert dämpfen kann. Während der Bewegung dieses Ringkolbenbundes 18 findet jedoch keine Volumenveränderung in dem Hydraulikraum 20 statt, der gegenüber dem Ringkolbenbund 18 verhältnismäßig groß ausgeführt ist. Das wird selbstverständlich auch dadurch erreicht, daß der Pressenstempelzylinder 14 selbst oberhalb und unterhalb des Ringkolbenbundes 18 den gleichen Durchmesser besitzt. Folglich ist bei dieser Bewegung des Pressenstempels 4 ein Ausgleichsbehälter nicht erforderlich. Im übrigen sei darauf hingewiesen, daß sich im Ausführungsbeispiel und nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung der Pressenstempelzylinder 14 in einem Drosselspalt 34 bewegt, durch den sich das komprimierte öl bis zu einer Entlastungsnut 35 bewegen kann, von der es wieder in den Ölbehälter zurückgeführt wird. Dadurch bleiben die Dichtelemente bei 36 drucklos, so daß sie eine hohe Lebensdauer aufweisen.As a result, it is first achieved that the annular piston or annular piston collar 18 both the remaining energy during the working stroke and the speed energy during the return stroke are metered can dampen. During the movement of this annular piston collar 18 however, there is no change in volume in the hydraulic chamber 20, which is made relatively large compared to the annular piston collar 18. This is of course also achieved in that the press ram cylinder 14 even above and below the annular piston collar 18 has the same diameter. Consequently, this is the case Movement of the press ram 4, an expansion tank is not required. In addition, it should be noted that in the embodiment and according to a preferred embodiment of the invention the press ram cylinder 14 moves in a throttle gap 34 through which the compressed oil moves up to a relief groove 35 from which it is returned to the oil tank. As a result, the sealing elements remain pressureless at 36, so that they a have a long service life.
Nicht nur diese Einrichtungen für die Endlagendämpfung beim Arbeitshub bzw. beim Rückstellhub sind mit dem Pressenstempel 4 integriert. Integriert mit dem Pressenstempel 4 ist auch die Rückstelleinrichtung selbst. Sie ist in dem Pressenstempel 4 untergebracht und er-Not only these devices for the end position damping during the working stroke or during the return stroke are integrated with the press ram 4. The resetting device itself is also integrated with the press ram 4. It is housed in the press ram 4 and
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hält ihre Luftversorgung, wie bereits beschrieben, durch die Kolbenstange 17 oder Kolbenhalterung. Als Rückholfederkraft wird einerseits die Kompressionsdruckerhöhung der eingeführten Luft auf der einen Seite des Kolbens 16 der Rückstellzylinderkolbenanordnung 15 und die Entspannung auf der anderen Seite ausgenutzt. Überraschenderweise treten dabei nur geringe Temperaturerhöhungen auf. Von besonderem Vorteil ist die Tatsache, daß zu Einrichtzwecken der Druck in umgekehrter Richtung aufgebaut werden kann (indem die schon erwähnten Ventile umgeschaltet werden) so daß der Pressenstempel 4 ohne elektrodynamische Entladung in die Arbeitsposition gefahren werden kann.maintains its air supply, as already described, through the piston rod 17 or piston holder. As a return spring force on the one hand the increase in compression pressure of the introduced air on one side of the piston 16 of the return cylinder piston arrangement 15 and took advantage of the relaxation on the other hand. Surprisingly there are only slight increases in temperature. Of particular advantage is the fact that for setup purposes the pressure can be built up in the opposite direction (by switching over the valves already mentioned) so that the press ram 4 can be moved into the working position without electrodynamic discharge.
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