DE3835298A1

DE3835298A1 - Klemmhuelsen-oberflaechenstruktur bei hydraulischen schnellhubpressen

Info

Publication number: DE3835298A1
Application number: DE3835298A
Authority: DE
Inventors: Friedrich Bernd Bielfeldt; Harald Wieser
Original assignee: Dieffenbacher GmbH Maschinen und Anlagenbau
Current assignee: Dieffenbacher GmbH Maschinen und Anlagenbau
Priority date: 1988-10-17
Filing date: 1988-10-17
Publication date: 1990-04-19
Also published as: SE8902991L; GB2224971A; IT1236551B; IT8921988A0; SE8902991D0; US5025652A; GB2224971B; IT8921988A1; GB8923353D0

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Klemmhülsen-Oberflächenstruktur mit Lecköl-Abführung am hydraulischen Klemmsystem einer hydraulischen Schnellhubpresse nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine Presse dieser Gattung ist aus der DE-OS 36 37 544 und DE-OS 36 37 545 bekannt. Die konstruktiven und steuerungstechnischen Maßnahmen bei dieser Presse bewirken, daß praktisch ein stoß- und verschleißfreies Ankuppeln durch eine fahrtsynchrone und kraftschlüssige Verklemmung der Druckstangen bei kleinen wirksamen Massen erreicht wird, wobei die technische Durchführung durch hydraulische Abdämpfung und selbsttätige Kompensation der zugeschalteten Massen durch vorgespannte Druckkissen ermöglicht wird. Die Neutralisierung des Gewichts der Druckstangen und der Kolben begünstigen kürzere Abbremszeiten, größere Geschwindigkeit für die durchfahrbare Leerhubstrecke, sowie hohe Schließgeschwindigkeiten. Gegen das Austreten von Hochdrucköl in den Klemmbereich von Klemmhülsen und Druckstangen sind die Membranen (z.B. Nylonmanschetten) durch je zwei O-Ringdichtungen an ihren Enden gesichert. Wird eine O-Ringdichtung undicht, so tritt unkontrolliert Hochdrucköl in den Klemmbereich und verursacht eine verminderte kraftschlüssige Verbindung zwischen den Klemmhülsen und den Druckstangen. Klemmhülsensysteme der vorliegenden Art klemmen nicht schlupffrei, wenn sich aufgrund eines unkontrollierten Schmierölfilms ein hydrostatischer Film zwischen Klemmstange und Klemmhülse bildet, weil der Ölfilm nicht in der gewünschten Klemmzeit von ca. 0,5 bis 1 Sekunde abgebaut, d.h., das Öl abgeführt werden kann. Normalerweise ist ein ausreichender Kraftschluß auch unter Schmierung aufgrund der vorliegenden Reibverhältnisse gegeben. Trotzdem kommt es bei solchen unkontrollierten Leckagen zum Durchrutschen, und zwar, weil sich ein hydrostatischer Film bildet, auf dem jetzt die Klemmhülse an der Druckstange kurzfristig zum Gleiten kommt, bis dieser hydrostatische Film weggedrückt ist. Tritt dieser Effekt auf, so kommen örtlich bei einem Schlupf über ca. 20 bis 30 mm derart hohe lokale Reibtemperaturen auf, die dieses Öl zum Cracken bringen. Das vercrackte Öl setzt sich als Belag auf den Druckstangen ab und führt somit zu weiteren unkontrollierten Reibverhältnissen, sodaß das gesamte System zum Versagen führt, d.h., daß die Presse stillgesetzt werden muß und für die Fertigung ausfällt.

Die Erfindung hat sich nun die Aufgabe gestellt, eine Klemmhülsen-Oberflächenstruktur mit Lecköl-Abführung bei einer gattungsgemäßen Presse zu schaffen, zur Verhinderung eines schädlichen hydrostatischen Ölfilms zwischen Klemmstangen und Klemmhülsen.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angeführten Merkmale und Maßnahmen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindungen sind in den Unteransprüchen 2 bis 6 angegeben.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Klemmhülsen-Oberfläche in Verbindung mit der erfindungsgemäßen Ausbildung der Klemmhülsen-Verriegelung für die Lecköl-Abführung mit höchstmöglicher technischer Sicherheit ein Vordringen des Lecköls in den Klemmbereich verhindert wird. Weiter wird bei der Klemmverriegelung verhindert, daß sich eine schädliche hydrostatische Filmdicke aus dem Schmierölfilm zwischen den Druckstangen und den Klemmhülsen bilden kann, da durch den hohen Klemmdruck zwischen den Klemmflächen aufgrund des extrem kurzen Abstandes "s" der Schmieröl-Abführrillen und des großen Aufnahmevolumens der Rillen das Öl sofort weggedrückt wird, d.h. mit Rücksicht auf die Klemmzeit von ca. 0,5 bis 1 Sekunde sind die ölabführenden Rillen groß genug ausgebildet, um einen hydrostatischen Ölfilm von ca. 0,1 mm und größer sicher abzuführen. Diese Gesetzmäßigkeit ist unabhängig von Klemmdurchmesser der Klemmhülse.

Gleichmäßige Rillenabstände von 3,5 mm unabhängig vom Druckstangendurchmesser sind technisch begründet durch:

1) Der Minimalabstand von ungefähr/kleiner als 3,5 mm ergibt sich durch die zulässige Flächenpressung der Druckstangen aus einem Vergütungsstahl 42 Cr Mo 4.
2) Über den hydraulischen Klemmdruck in den Manschetten wird der hydrostatische Film (0,1 mm) in die Rillen gedrückt, bis metallische Berührung zwischen den Druckstangen und den Klemmhülsen vorliegt. Der Werkstoff der Klemmhülsen besteht dabei aus hochfester Bronze mit Festigkeitswerten größer als die der Druckstangen.
3) Die Gesetzmäßigkeit der Verdrängung des flüssigen Mediums ist konstant im Bezug auf
- a) der Ölfilmdicke von ungefähr/kleiner als 0,1 mm und
- b) den Verdrängungsweg ^s/₂ ungefähr/kleiner als ^3,5/₂, d.h. mit größer werdendem Klemmdruchmesser darf der Abstand "s" nicht proportional größer werden.

Nur bei Einsatz höher vergüteter und oberflächengehärteter Stähle kann der Abstand "s" kleiner als 3,5 mm gewählt werden. Dieses hätte zur Folge, daß der hydrostatische Film von ungefähr/kleiner als 0,1 mm in noch kürzerer Zeit als 0,5 Sekunden in die Rillen verdrängt werden kann.

Von großem Vorteil ist weiter, daß bei Eintritt von Lecköl über die Lecköl-Abführbohrungen in einen Lecköl-Auffangbehälter über Sensoren sofort Alarm ausgelöst wird und die fehlerhafte Dichtung gezielt ausgewechselt werden kann.

Insbesondere mit dem letzten Merkmal ist es möglich, die Presse von größerem Schaden und damit vor längerer Stillsetzung zu bewahren, da jederzeit durch Augenscheinnahme die Lecköl-Auffangbehälter überprüft werden können, ob die Lecköl-Abdichtungen in Ordnung sind. Bei entsprechender Installation von Lichtsensoren kann die Überwachung sogar automatisch mittels eines elektrischen Alarmsystems erfolgen.

Versuche haben ergeben, daß bei gezielter Schmierung des Klemmhülsensystems eine begrenzt dosierte Ölmenge eingesetzt werden muß mit einer Ölviskosität von kleiner gleich eines normalen Hydrauliköls von ungefähr 0,5×40 centi Stokes die eine Ölfilmdicke von ca. 0,01 mm ergibt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und im folgenden näher beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 im Aufriß und Schnitt eine hydraulische Klemmhülsenverriegelung mit einer schematischen Darstellung in E und F der erfindungsgemäßen Lecköl-Abdichtung,

Fig. 2 eine gattungsgemäße Schnellhubpresse im Aufriß und Schnitt,

Fig. 3 die genannte Darstellung der Lecköl-Abdichtung und -Abführung bei F nach Fig. 1 und

Fig. 4 die genaue Darstellung der Lecköl-Abdichtung und -Abführung E nach Fig. 1.

Die Fig. 2 zeigt eine hydraulische Schnellhubpresse in Fensterrahmenbauweise, bestehend aus dem Pressenrahmen 1 mit dem oberen Querhaupt 15 und dem Pressentisch 14. Zwischen dem Querhaupt 15 und dem Pressentisch 14 ist der die obere Werkzeughälfte bzw. Matrize tragende und mittels den hydraulischen Schnellfahrantrieb 9 und 10 heb- und senkbare Preßbär 6 angeordnet. Der Schnellfahrtantrieb besteht aus dem zentrisch am Preßbär 6 befestigten Stößel 9 und der im Querhaupt 15 verankerten hydraulischen Zylinderkolbenanordnung 10. An zwei oder vier (je nach Pressenausführung) im Querhaupt 15 geführten Druckstangen 5 ist der Preßbär 6 befestigt.

Fig. 1 zeigt im Schnitt die Anordnung einer Druckstange 5 mit der hydraulischen Klemmhülsenverriegelung 3 und 7 und der hydraulischen Differentialzylinder-Kolbenanordnung 2 und 4 für den Preßdruck. Durch Einleitung von Druckmittel in die Zuleitung erzeugen die Membranen 7 und 7′ Druck auf die Klemmhülse 3 und 3′, und die Druckstange 5 ist mit dem Ringkolben 2 des Differentialzylinders 4 kraftschlüssig verriegelt. Da die Differentialzylinder 4 im Querhaupt 15 verankert sind, sind die Druckstangen 5 damit auch mit diesem verbunden.

Die Klemmhülsenverriegelungen 3 und 7 sind auf den Druckstangen 5 und in den Ringkolben 2 mittels Fixierringen 16 und 19 befestigt. Stellen E und F weisen auf die Lecköl-Abdichtungen und -Abführungen hin. Mit 17 ist die Lecköl-Abführbohrung in den Klemmhülsen 3, 3′ den Ringkolben 2 und den Fixierringen 16 und 19 bezeichnet. Ein beim Undichtwerden einer O-Ringdichtung austretendes Lecköl fällt bzw. läuft durch die Schwerkraft über die Lecköl-Abführbohrung 17 in den Auffangbehälter 13. Daran oder in der Nähe installierte Lichtsensoren (nicht dargestellt) können als Auslöser für ein elektrisches Alarmsystem dienen.

Aus den Fig. 3 und 4 geht die vorteilhafte Ausbildung der Klemmhülsen-Oberfläche gemäß der Erfindung hervor.

Um eine unkontrollierte Ölfilmschichtdicke größer/gleich als 0,01 mm auf der Mantelfläche der Druckstangen 5, z.b. durch unkontrollierte Leckagen und Versagen des bekannten Dichtungssystems in Form der O-Ringdichtungen 8 zu verhindern, wird bei entsprechender konstruktiver Ausbildung der Klemmhülsen 3 und 3′ ein Sperrsystem gegen Lecköl entwickelt.

Mit 8 ist die O-Ringdichtung, die gemäß vorbekanntem Stand der Technik in Kontakt mit dem Ringkolben 2 bzw. den Fixierringen 16 und 19 die Membrane 7 bzw. 7′ an die Klemmhülse 3 und 3′ drückt.

Nach der Erfindung sind jeweils zwei weitere Sätze O-Ringdichtungen 11 und 12 vorgesehen, die in Nuten 20 und 21 am Umfang bzw. den Stirnseiten der Klemmhülsen 7 und 7′ eingesetzt sind. Dabei sperrt die O-Ringdichtung 12 austretendes Lecköl gegenüber den inneren Schlitzen der Klemmhülse 3 bzw. 3′ ab, da sonst Lecköl über die Klemmschlitze auf die Klemmhülsen-Oberfläche 23 treten könnte. Die O-Ringdichtung 11 sperrt dagegen das Lecköl vor unkontrolliertem Eintritt in den inneren Klemmhülsen-Durchmesserbereich ab. Dringt trotzdem Lecköl in Richtung Klemmbereich aus, so gelangt es zuerst in die Lecköl-Abführbohrung 17 und weiter in den zugehörigen Auffangbehälter 13.

Mit Rücksicht auf das durch den hohen Ölhydraulischen Klemmdruck belastete Klemmsystem ist die axiale Anordnung der Lecköl-Abführbohrungen 17 von besonders hoher Bedeutung. Da radiale Bohrungen insbesondere in den Ringkolben 2 aufgrund hoher Kerbspannungsbelastung zum Versagen führen würden.

Mit Rücksicht auf ein mögliches Versagen der Haupt-O-Ringdichtung 8 sind stirnseitig an den Klemmhülsen 3 und 3′ und/oder in den gegenüberliegenden Ringflächen der Ringkolben 2 bzw. in den Fixierringen 16 und 19, Abflußnuten 22 vorgesehen, die das austretende Lecköl über die parallel zur Mittelachse der Klemmhülsen 3 und 3′ angeordneten Lecköl-Bohrungen abführt.

Die Bildung eines hydrostatischen Films des Schmieröls oder in den Klemmbereich eingedrungenen Lecköls beim Klemmvorgang sollen die Schmieröl-Abführrillen 18 verhindern. Dafür ist auf der Klemmfläche 23 der Abstand "s" der Schraubenförmig in den Klemmhülsen 3 und 3′ angebrachten Schmieröl-Abführrillen 18 mit 3,5 mm so klein bemessen, daß der Ölfilm mit Sicherheit beim Klemmvorgang abgerissen und weggedrückt wird.

Claims

1. Klemmhülsen-Oberflächenstruktur mit Lecköl-Abführung am hydraulischen Klemmsystem einer hydraulischen Schnellhubpresse beim Formen, Beschichten und Verpressen von großflächigen Werkstoffteilen zu Formteilen, mit einem die obere Formhälfte tragendem Preßbär, der mit einer hydraulischen Schnellaufeinrichtung für den Leerhub und einer hydraulischen Kurzhubeinrichtung für den Arbeitshub heb- und senkbar ist, der Preßbär mittels Druckstangen im Querhaupt gleitend geführt ist, die Druckstangen nach dem Leerhub über je eine hydraulische Klemmhülsenverriegelung an die Ringkolben von im Querhaupt verankerten Differentialzylinder fahrtsynchron und kraftschlüssig ankuppelbar sind, wobei Membranen mittels Hochdrucköl die Klemmhülsen an die Druckstangen anpressen und die Membranen jeweils von zwei O-Ringdichtungen gegenüber dem Klemmbereich abgedichtet sind, gekennzeichnet durch

a) die Ausbildung der Klemmfläche (23) von an sich bekannten Schmierölrillen (18) mit einem Rillenabstand "s" von ca. 3,5 mm sowie einer Rillenbreite von 1 bis 2 mm bei einer Rillentiefe von ca. 0,5 mm, unabhängig vom Klemmdurchmesser der Klemmhülsen (3, 3′).
b) die Anordnung von je zwei weiteren Sätzen O-Ringdichtungen (11 und 12) pro Klemmhülse (3, 3′) und
c) die axiale Anordnung von Lecköl-Bohrungen (17) zwischen den Schlitzen der Klemmhülsen (3, 3′) und fluchtend dazu in den Ringkolben (2) sowie in unteren Fixierringen (16) bis zu Auffangbehältern (13).

2. Klemmhülsen-Oberflächenstruktur mit Lecköl-Abführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwei O-Ringdichtungen (12) in Ringnuten (20) am Umfang einer Klemmhülse (3, 3′) als Lecköl-Sperre gegenüber den Schlitzen der Klemmhülse (3, 3′) vorgesehen sind.

3. Klemmhülsen-Oberflächenstruktur mit Lecköl-Abführung nach den Ansprüchen 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwei O-Ringdichtungen (11) in Ringnuten (21) an den Stirnseiten einer Klemmhülse (3, 3′) als Lecköl-Sperre zum inneren Klemmbereich vorgesehen sind.

4. Klemmhülsen-Oberflächenstruktur mit Lecköl-Abführung nach den Ansprüchen 1 bis 3, gekennzeichnet durch die Anordnung von Lichtsensoren an den Lecköl-Auffangbehältern (13).

5. Klemmhülsen-Oberflächenstruktur mit Lecköl-Abführung nach den Ansprüchen 1 bis 4, gekennzeichnet durch die Anordnung von Ölabflußnuten (22) an den Stirnseiten der Klemmhülsen (3, 3′) und/oder in den gegenüberliegenden Ringflächen der Ringkolben (2) bzw. den Fixierringen (16 und 19).

6. Klemmhülsen-Oberflächenstruktur mit Lecköl-Abführung nach den Ansprüchen 1 bis 5, gekennzeichnet durch den Einsatz eines Öls mit einer Ölviskosität von kleiner gleich eines normalen Hydrauliköls mit 0,5×40 Stokes.