DE3728418A1

DE3728418A1 - Dynamisch vorgespannte druckmittelbetaetigte presse

Info

Publication number: DE3728418A1
Application number: DE19873728418
Authority: DE
Inventors: Horst Baltschun
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1987-08-26
Filing date: 1987-08-26
Publication date: 1989-03-09
Also published as: DE3728418C2; EP0304905A3; US4890475A; EP0304905A2

Description

Die Erfindung betrifft eine Hydraulik- oder Pneumatikpresse, bestehend aus Pressenoberteil und Pressenunterteil, in denen zwei gleichgroße gegeneinanderwirkende Zylinder eingebaut sind, die mit Einschalten einer Druckmittelquelle druckbe aufschlagt werden, die hierdurch entstehenden Reaktionkräfte werden über zentrale Zuganker aufgenommen, die somit mit der Preßkraft dynamisch vorgespannt sind, die Presse benötigt keinen Pressenkörper, der die Kräfte vom Pressenoberteil in das Pressenunterteil leitet.

Bei allen bisher bekannten Ausführungen für Hydraulische und Mechanische Pressen wird das Pressengestell durch die einzu leitende Arbeitskraft bei jedem Hub nach dem Gesetz der Dehnung

gelängt. Es muß also zusätzlich um die Ständerdehnung Δl Energie aufgebracht werden, d. h. der Arbeitshub wird um die Ständerdehnung Δl größer. Diese im Pressenständer gespei cherte Energie wird nach jedem Arbeitshub schlagartig frei, es entsteht z. B. bei Stanzpressen ein lauter Schnittschlag.

Weitere Nachteile haben herkömmliche Pressen bei großen außermittigen Belastungen, es kommt zu ungewollten Schräg stellungen zwischen Tisch und Stößel, die zusätzlich starke Deformationen am Pressenständer verursachen. Die Bearbei tungsqualität wird durch diese Maschinendeformation ungünstig beeinflußt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Presse gleicher Gattung zu schaffen, bei der die erwähnten Nachteile vermieden und folgende verbesserte Eigenschaften erzielt werden:

Ein sehr gutes dynamisches und statisches Verhalten bei mittiger und außermittiger Belastung. Die Tisch- und Stößel schrägstellung kann im engen, vorgegebenen Bereich einge halten werden.

Die Maschine hat keinen Pressenständer und keine Stößel führung in herkömmlicher Bauart, aus diesem Grunde kann diese Presse sehr kompakt gebaut werden. Die Maschine ist ca. 30% leichter als andere vergleichbare Hochleistungspressen, dies wirkt sich auch günstig auf die Herstellkosten aus.

Durch die dynamische Vorspannung der Presse ergeben sich folgende Vorteile:
Kein Verformen des Pressenkörpers wie dies bei heutigen Maschinen der Fall ist. Optimale Schnittschlagdämpfung, weil die Presse vorgespannt ist und sich nach dem Arbeitshub nicht entspannen kann. Durch das geringe Kompressionsvolumen von wenigen cm³ im Gegenkraftzylinder kann hierdurch der Schnittschlag sehr gut gedämpft werden. Der hohe Wirkungs grad der Presse wird erreicht, weil Kompressionsvolumen und Ständerdehnung je Arbeitshub vermieden werden.

Gute Führungseigenschaften des Pressenoberteils ergeben sich durch tiefliegende lange Zylinderkolbeneinheiten, es kann auf die herkömmlichen Stößel- und Werkzeugführungen verzichtet werden.

Die Maschine kann in vereinfachter Bauart als kraftbetätigtes Werkzeug in einer Mechn. Presse eingebaut werden, wobei diese nur die Eilgangbewegung ausführt.

Die Strömungsverluste zwischen dem oberen und dem unteren Zylinderraum sind durch die günstige Anordnung des Ventils und der Verbindungsbohrung sehr gering, so daß die Eilzustell- und Eilrückhubkräfte klein sein können.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erklärt.

Fig. 1 zeigt eine erste Ausführungsform der Presse gemäß der Erfindung in halbschematischem Längsschnitt, wobei die einzelnen Darstellungen (A, B und C) sich auf zeitlich auf einanderfolgende Stellungen des Pressenoberteils beziehen. Die Steuerventile befinden sich in den notwendigen Schalt stellungen.

Fig. 2 stellt eine Ergängzung dar, in der die Gegenkraft zylinder separat geregelt werden, um bei außermittiger Belastung keine Schrägstellung zwischen Pressenoberteil und Pressenunterteil zu erhalten.

In Fig. 3 wird in der schematischen Darstellung der Presse die Einbauraumverstellung beschrieben.

Fig. 4 stellt eine weitere, bevorzugte Ausführungsform als Hydro-Mechanische Presse dar.

Die Presse nach Fig. 1 besteht aus mindestens zwei Zugankern 5, die das Pressenoberteil 6 mit dem Pressenunterteil 11 verbinden und die die Preß- und Abstützkräfte 30 von den Zylindern 7 und 13 aufnehmen. Die Zylinderräume 7 und 13 sind über die Bohrungen 9 verbunden, so daß sich außer beim Arbeitshub immer der gleiche Druck in ihnen befindet. Die Zuganker sind im Bereich 5.3 mit Befestigungselementen 33 am Pressenunterteil befestigt. Im oberen Bereich der Presse werden die Zuganker 5.1 mit einer Traverse 34 verbunden, an der ein Schnellhubzylinder 1, 2 befestigt ist.

Fig. 1A zeigt die obere Grund- bzw. Ausgangsposition. Die Steuerventile 19, 20 und 24 befinden sich in Schaltstellung 0, und die Zylinderräume 7 und 13 sind mit dem Druck der Druckmittelquelle 3 beaufschlagt. Durch Umschalten des Ventils 24 von Schaltstellung 0 in 1 wird Drucköl von der Druckmittelquelle 23 über Leitung 21 in den Zylinderraum 1 geleitet.

Das Pressenoberteil 6 und Werkzeugoberteil 26 bewegen sich im Eilgang nach unten, das Drucköl aus Zylinderraum 13 wird durch das geöffnete Ventil 15 und durch die Bohrung 9 in den Zylinderraum 7 gedrückt. Kurz vor Berührung des Werkzeug oberteils 26 mit dem Werkstück 27 wird die Eilgangbewegung auf Arbeitsgeschwindigkeit abgebremst und umgeschaltet.

Fig. 1B zeigt den Arbeitsgang ′′Pressen′′, dieser wird durch das Umschalten von Ventil 20 in Schaltstellung 1 eingeleitet. Die Kolbenventile 15 werden druckbeaufschlagt und unter brechen die Verbindung zwischen den Zylindern 7 und 13 am Ventilsitz 14. Die Preßkraft (hydraulische Wirkfläche 8) wird erzeugt durch Wegschalten der Gegenkraft an Wirkfläche 12, hierzu wird der Zylinderraum 13 mit dem Tank verbunden, indem Ventil 19 in Schaltstellung 1 umgeschaltet wird. Die erzeugte Arbeitskraft (30.4) wird vom Pressenoberteil 6 über Werkzeug 26, 28 in das Werkstück 27 eingeleitet (30.3), die Abstütz kräfte gehen durch das Pressenunterteil 11 wieder in den Zuganker 5, von hier geht der Kraftverlauf 30.1 zur Wirk fläche 25.

Fig. 1C beendet den Arbeitsgang und leitet die Eilrückhub bewegung ein. Dies geschieht, indem die Ventile 19 und 20 von Schaltstellung 1 in 0 zurückgeschaltet werden. Die Tankver bindung wird unterbrochen, und über das Umlaufventil 15 wird die Verbindung zwischen Zylinderraum 13 und 7 wiederherge stellt. Der Kraftfluß 30.3 wird in 30.2 umgeleitet. Durch Umschalten des Ventils 24 in Schaltstellung 2 wird der Zylinderraum 2 (Rückhub) über Leitung 22 druckbeaufschlagt, und das Pressenoberteil (6) fährt wieder in die obere Ausgangsstellung. Wenn kein neuer Hub erfolgt, geht Ventil 24 in Schaltstellung 0, die Zylinderräume 1 und 2 sind abge sperrt.

In Fig. 2 wird die Preßkraft separat in jedem Zylinder geregelt, dies geschieht dadurch, daß der Gegendruck in den Zylinderräumen 13.1 und 13.2 variabel über Druckventile 62 und 63 so geregelt wird, daß bei außermittiger und wechseln der Arbeitsbelastung die dynamische Vorspannung in den Zug ankern 5 konstant gehalten wird. Geringste Abweichungen durch Schrägstellung des Pressenoberteils 6 oder Pressenunterteils 11, die durch Winkelmessung 65 oder Differenzwegmessung 64 ermittelt werden, regeln den Druck über die Ventile 62 und 63 proportional in den Gegenkraftzylindern 13.1 und 13.2.

Fig. 3 beschreibt die Einbauraumverstellung der Presse. Am Zylindergehäuse 10 ist im oberen Bereich ein Verstellgewinde 41 angebracht. Mit den Verstellmuttern 40, die durch einen Ketten- oder Zahntrieb 42 miteinander gekoppelt sind, kann der Einbauraum vom Abstand ′′C′′ in den Abstand ′′D′′ geändert werden. Dies ist erforderlich, wenn bei unterschiedlichen Werkzeughöhen 26 und 28 nach Durchfahren des Gesamthubes ′′A′′ der Festanschlag am Schnittende des Werkzeuges den Hub begrenzen soll.

In Fig. 4 wird eine druckmittelbetätigte Presse beschrieben. In einem Hubgestell, das aus dem Unterteil 50 und dem mechanisch betätigten Oberteil 51 besteht, werden eine oder mehrere Hydr. Pressen nach Fig. 1 ohne Schnellhubzylinder (1 und 2) montiert. Das Oberteil 51 wird über einen mechanischen Antrieb 52 bewegt.

Eine nach dieser Bauart ausgeführte Maschine vereinigt die Vorteile der druckmittelbetätigten mit denen der Mechanischen Presse. Die Preßkräfte werden von den einzelnen Pressen aufgenommen, ohne daß ins Hubgestell Kräfte geleitet werden, das Hubgestell kann somit leichter gebaut werden. Diese Pressen besitzen eine optimale Schnittschlagdämpfung. An den mechanischen Antrieb (52) kann eine Transfereinrichtung gekoppelt werden, um so die hohen Hubzahlen pro Minute der Mechn. Stufenpressen zu erreichen.

Benennung der Positionsnummern in Fig. 1, 2, 3, 4

Pos. 1 Hilfszylinder, Eilgang schließen
Pos. 2 Hilfszylinder, Eilgang öffnen
Pos. 3 Druckmittelquelle für Arbeitskraft
Pos. 4 Leitung zwischen Druckmittelquelle 3 und Zylinder 7
Pos. 5 Zuganker,

5.1 oberer Bereich
5.2 mittlerer Bereich
5.3 unterer Bereich

Pos. 6 Pressenoberteil
Pos. 7 Zylinderraum, oben (Preßkraft)
Pos. 8 hydraulische Wirkfläche für die Preßkraft
Pos. 9 Verbindungsbohrung zwischen Zylinder 7 und 13

9.1 Bohrung zum Zylinder 7
9.2 Verbindung zwischen 9.1 und 9.3
9.3 Bohrung zum Zylinder 13

Pos. 10 Kolbenstange mit Zylindergehäuse
Pos. 11 Pressenunterteil
Pos. 12 hydraulische Wirkfläche gegen die Preßkraft
Pos. 13 Zylinderraum, unten (Gegenkraft)
Pos. 14 Ventilsitz
Pos. 15 schaltbares Umlaufventil
Pos. 17 Leitung zwischen Ventil 15 und 20
Pos. 18 Leitung zwischen Zylinder 13 und Ventil 19
Pos. 19 Steuerventil für Preßkraft, Zylinder 13 drucklos
Pos. 20 Steuerventil für Ölumlauf zwischen Zylinder 7 und 13
Pos. 21 Leitung von Zylinder 1 zu Ventil 24, Eilgang ab
Pos. 22 Leitung von Zylinder 2 zu Ventil 24, Eilgang auf
Pos. 23 Druckmittelquelle für Eilgang
Pos. 24 Steuerventil für Eilgang
Pos. 25 hydraulische Wirkfläche, Abstützung Preßkraft
Pos. 26 Werkzeugoberteil mit Stempel
Pos. 27 Werkstück
Pos. 28 Werkzeugunterteil mit Matrize
Pos. 29 Anschlagfläche Hubende
Pos. 30 Kraftverlauf

30.1 Kraftverlauf von hydr. Wirkfläche 25 zum Zuganker 5
30.2 Kraftverlauf über Wirkfläche 8, Kolben und Zylinder 10 zur Wirkfläche 12 (ständig außer bei Arbeitsgang)
30.3 Kraftverlauf über Wirkfläche 8, Zylinder 10, Pressenoberteil 6, Werkzeugoberteil 26, zum Werk stück 27, Werkzeugunterteil 28, Pressenunterteil 11 zum Zuganker Bereich 5.3
30.4 Preßkraft

Pos. 31 hydraulische Wirkfläche, Abstützung Gegenkraft
Pos. 32 Zugankerfläche
Pos. 33 mechanische Verbindung, Zuganker-Pressenunterteil
Pos. 34 Traverse

Fig. 3

Pos. 40 Verstellmutter
Pos. 41 Gewinde für Verstellmutter 40 auf Zylinder 10
Pos. 42 Mechn. Kopplung der Verstellmuttern 40

Fig. 4.1 und 4.2

Pos. 50 Hubgestell-Unterteil
Pos. 51 Hubgestell-Oberteil
Pos. 52 Eilgang Antrieb für Hubgestell-Oberteil
Pos. 53 Befestigung für Pressen am Hubgestell

Fig. 2

Pos. 60 Leitung zwischen Zylinder 13.1 und Drosselventil 62
Pos. 61 Leitung zwischen Zylinder 13.2 und Drosselventil 63
Pos. 62 Drosselventil für Regelung in Zylinder 13.1
Pos. 63 Drosselventil für Regelung in Zylinder 13.2
Pos. 64 Differenzwegmessung
Pos. 65 Winkelmessung
Pos. 66 Gegenkraft in Zylinder 13.1 und 13.2

Claims

1. Druckmittelbetätigte Kolben- bzw. Säulenpresse, bestehend aus Pressenoberteil und Pressenunterteil, worin zwei gleichgroße, gegeneinander wirkende Zylinder eingebaut sind, deren Reaktionskräfte sich an den Säulen abstützen, gekennzeichnet durch folgende Merkmale

a) am Zuganker (5) sind im Bereich (5.2) zwei gleichgroße druckmittelbetätigte Zylinder (7, 13) angeordnet, die gegeneinandergerichtete, druckmittelbeaufschlagte Wirkflächen (8, 12) aufweisen,
b) die Reaktionskräfte des oberen Zylinders (7) werden von der druckmittelbetätigten Wirkfläche (25) aufgenommen, die durch die Durchmesserdifferenz am Zuganker (5) zwischen den mittleren Bereich (5.2) und dem oberen Bereich (5.1) gebildet wird,
c) die Reaktionskräfte des unteren Zylinders (13) werden von der druckmittelbetätigten Wirkfläche (31) über die Zugankerfläche (32) in den Zugankerbereich (5.3) geleitet, die Zuganker (5) sind durch die Reaktionskräfte (30.1) der Zylinder (7, 13) dynamisch vorgespannt,
d) das Pressenoberteil (6) mit den Zylindern (10) ist beweglich zu den Zugankern (5) angeordnet, und die Zuganker (5) im Bereich (5.3) an das Pressenunterteil (11) mit Verbindungselementen (33) befestigt,
e) der Zylinderraum (7) mit den Wirkflächen (8, 25) ist ständig über die Druckmittelquelle (3) mit Druckmittel beaufschlagt, während der Zylinderraum (13) mit den Wirkflächen (12, 31) ab- bzw. umschaltbar ist und ständig außer beim Arbeitsgang über Druckmittelquelle (3) druckbeaufschlagt ist.

2. Druckmittelbetätigte Presse nach Anspruch 1 (Fig. 2) dadurch gekennzeichnet, daß der Gegendruck in den Zylinderräumen (13.1 und 13.2) variabel über Druckventile (62 und 63) so geregelt wird, daß bei außermittiger und wechselnder Arbeits belastung die dynamische Vorspannung (Kraftfluß 30.1) in den Zugankern (5) konstant gehalten wird, geringste Ab weichungen durch Schrägstellung des Pressenoberteils (6) oder Pressenunterteils (11) regeln proportional den Druck über die Ventile (62 und 63) in den Gegenkraft zylindern (13.1 und 13.2) und werden durch Winkel abmessung (65) oder Differenzweg (64) ermittelt.

3. Druckmittelbetätigte Presse nach Anspruch 1 (Fig. 1) dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinderraum (7) über die Bohrungen (9.1, 9.2, 9.3) im Zuganker (5) mit Zylinderraum (13) verbunden ist und daß diese Verbindung über ein schaltbares Ventil (15) am Ventilsitz (14) unterbrochen werden kann (Fig. 1b).

4. Druckmittelbetätigte Presse nach Anspruch 1 (Fig. 1) dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand ′′B′′ zwischen den Flächen (12 und 31) des Zylinders (13) ca. 1 mm größer als der Abstand ′′A′′ ist.

5. Druckmittelbetätigte Presse nach Anspruch 1 (Fig. 3) dadurch gekennzeichnet, daß die Presse eine Einbauraumverstellung aufweist, mit der der Abstand ′′C′′ zwischen Pressenoberteil (6) und Pressen unterteil (11) in Abstand ′′D′′ über die Verstellmutter (40) am Gewinde (41) des Zylindergehäuses (10) verändert werden kann.

6. Druckmittelbetätigte Presse nach Anspruch 1 (Fig. 4) dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere Hydraulische Pressen (6, 10, 11) in einem mechanischen Hubgerüst so angeordnet sind, daß das Pressenunterteil (11) mit dem Gestellunterteil (50) und das Pressenoberteil (6) mit dem beweglichen Gestell oberteil (51) mit mechn. Befestigungselementen (53) verbunden sind und das Gestelloberteil (51) über einen Antrieb (52) gleichzeitig alle Pressenoberteile (6) in der Eilzustellung bewegt.