DE4410004C2 - Vorrichtung zum Pressen oder hydraulische Hubeinrichtung - Google Patents
Vorrichtung zum Pressen oder hydraulische HubeinrichtungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum
Pressen und
Formen von Werkstücken oder eine hydraulische Hubeinrichtung
gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bei einer bekannten hydraulischen Presse (DE 29 47 021 B2) treibt
ein elektrischer Antriebsmotor über
einen Riementrieb eine mit einer Schwungmasse versehene Welle, die einen
Exzenter aufweist. Dieser bewegt über ein Pleuel, ein Gelenk und eine Kolbenstange
den Pumpkolben zentrisch in der Bohrung des Preßkolbens hin und her.
Bei der Aufwärtsbewegung verdrängt der Pumpkolben Hydrauliköl, wodurch eine
Abwärtsbewegung des Preßkolbens mit dem Pressenstößel und dem Werkzeug
bewirkt wird. Allerdings erfordert die Antriebsanordnung für den Pumpkolben
durch den Einsatz einer Schwungmasse, eines Riementriebs, eines Exzenters
sowie eines Pleuels die Herstellung und Montage einer beträchtlichen Anzahl von
Konstruktionskomponenten, was nachteilig den Aufwand und den baulichen
Platzbedarf erhöht und die technische Zuverlässigkeit vermindert.
Bei einer tragbaren Presse zur Herstellung von Preßverbindungen (DE 37 19 442
A1) steht der das Gewinde aufweisende Teil einer Kugelspindel in Eingriff mit einer
drehbar, aber axial unverschiebbar im Gehäuse der Presse gelageten Spindelmutter.
Diese ist stirnseitig
mit einem zusätzlichen Zahnrad fest verbunden, mit dem ein von dem externen
Elektromotor über eine biegsame Welle angetriebenes Ritzel in Eingriff
steht.
Bei einer bekannten hydraulischen Presse (DE 28 35 896 B2) wird ein
Pumpenantrieb und ein Elektromotor verwendet, dessen Läufer über einen Riementrieb
mit einem Schwungrad verbunden ist. Das Schwungrad ist über eine
Reibscheibenkupplung mit einer Gewindespindel koppelbar, mit deren Außengewinde
das Innengewinde des Pumpenkolbens in Eingriff steht. Auch hier ist die
offenbarte Energie-Übertragungskette Elektromotorenläufer - Riementrieb -
Schwungrad - Reibscheibenkupplung - Gewindespindel - Pumpenkolben relativ
lang und aufwendig.
Bei einer bekannten Vorrichtung der gattungsgemäßen Art (deutsche Patentschrift
1 17 037) mit elektrisch betriebener Presse wird ein Schwungrad mit einem Elektromotor
angetrieben. Dabei wird das Problem angegangen, den Elektromotor im
Augenblick des Stoppens, wenn der Preßstempel auf den Preßkörper auftrifft, zu
entlasten. Dazu wird vorgeschlagen, lediglich ein zwischengeschaltetes Schwungrad
zu beschleunigen, das die eigentiche Preßarbeit vornimmt. Der Läufer des
Elektromotors ist bei dieser bekannten Vorrichtung achsgleich in eine Spindel mit
Außengewinde verlängert. Die Spindelmutter selbst ist mit einem zusätzlichen,
hülsenartigen Kolben realisiert, soweit es sich aus der Offenbarung der bekannten
Fundstelle entnehmen läßt.
Um demgegenüber eine noch kompaktere, platzsparendere Konstruktion mit wenigen
Bauteilen zu erreichen, wird bei einer Vorrichtung mit den eingangs genannten
Merkmalen erfindunsgemäß vorgeschlagen, daß der Elektromotor mit einem
Hohlläufer versehen ist, der ein als Spindelmutter dienendes Innengewinde aufweist,
in das ein Außengewindeabschnitt des Kolbens kleineren Durchmessers
eingreift. Erfindungsgemäß ist also der Kolben kleineren Durchmessers an seinem
Ende außerhalb des Gefäßes um einen spindelartigen Abschnitt mit Außengewinde
erweitert. Die damit in Eingriff stehende Spindelmutter wird mit einem
Hohlläufer realisiert. Entweder umfaßt der Hohlläufer eine Mutterhülse mit Innengewinde
oder weist an seinem eigenen Innenumfang das Gewinde auf.
Zu besonderen Ausführungsarten vergl. die Unteransprüche.
Der Preß- bzw. Arbeitskolben größeren Durchmessers wird vom Druckmedium
mit großer Kraft, jedoch kleinem Weg verstellt. Damit bei gleichbleibender
Kraft auch der Weg bzw. der Hub für den Arbeitskolben erhöht werden kann, wird
in weiterer Ausgestaltung der Erfindung die Verwendung der oben erläuterten
Vorrichtung bei einer hydraulischen Presse vorgeschlagen, bei der die Leerwege
bzw. der Annäherungshub in an sich bekannter Weise duch einen Kniehebeltrieb
ausgeführt werden. Vorrichtungen, bei denen die Druckplatte oder der Pressenstößel
zunächst mittels Kniehebel bewegt werden, sind beispielsweise aus US-PS
41 67 435, DE-OS 35 31 526 A1 und DE 26 06 737 A1 bekannt.
Die Einsatzweise des Kniehebeltriebs kann im Rahmen
der Erfindung wie folgt sein: Der eine der beiden, durch ein
Gelenk (Knie) miteinander verbundenen Hebel ist an seinem
dem Kniegelenk abgewandten Ende mit dem Gefäß gelenkig verbunden;
der andere Hebel ist mit seinem dem gemeinsamen
Kniegelenk abgewandten Ende mit dem Vorrichtungs-Chassis
oder einem (Maschinen-)Fundament gelenkig verbunden. Am
mittleren Kniegelenk ist zu dessen Verstellung ein zweiter
bzw. weiterer Elektromotor über einen zweiten bzw. weiteren
Rotations/Translations-Umsetzer in Eingriff gebracht. Gleichzeitig
ist der zweite bzw. weitere Elektromotor am Chassis
oder Fundament ortsfest fixiert, während der erste, dem
Kolben kleineren Durchmessers zugeordnete Elektromotor am
Gefäß abgestützt bzw. daran mit seinem Statorgehäuse starr
angebracht ist. Durch die Länge der beiden einarmigen
Hebel des Kniegelenks läßt sich die Gesamt-Hublänge für
den größeren (Arbeits-)Kolben bestimmen bzw. einstellen.
Zur weiteren Erhöhung der Stabilität, Standfestigkeit und
damit Zuverlässigkeit und Betriebssicherheit ist eine weitere
Ausbildung der Erfindung vorteilhaft, nach der das Gefäß
mit einem oder mehreren Linearführungen in Eingriff
steht, die entsprechend dem (ausgestrecktem) Kniehebel verlaufen,
insbesondere mit diesem parallel und/oder fluchtend
korrespondieren (Fig. 3).
Es liegt im Rahmen der Erfindung, die genannte Vorrichtung
auf Spritzguß-/Blas-Formwerkzeuge oder auf Aluminium-Druck
guß anzuwenden.
Weitere Einzelheiten und Vorteile
der Erfindung ergeben sich aus der
nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
der Erfindung sowie anhand der Zeichnungen. Diese zeigen
jeweils schematisch in
Fig. 1 eine Seitenansicht teilweise im Axialschnitt
eines ersten Ausführungsbeispiels,
Fig. 2 eine Seitenansicht eines weiteren
Ausführungsbeispiels mit gestrichelt angedeute
ten Variationen, und
Fig. 3 eine Seitenansicht eines weiteren
Ausführungsbeispieles.
Gemäß Fig. 1 ist ein dicht ausgeführtes Gefäß 1 mit einem
Druckmedium 2, zum Beispiel Hydrauliköl, gefüllt. Das Gefäß
1 besitzt zwei Öffnungen beispielsweise hohlzylindrischer
Grundform, die unterschiedliche Durchmesser oder Breiten
aufweisen. In der ersten größeren Öffnung ist ein
(größerer) Arbeitskolben 3 mit größerer Querschnittsfläche
so geführt, daß er seine zugeordnete Öffnung gegenüber dem
Druckmedium 2 abdichtet. Ebenso verhindert der zweite
(kleinere) Treib- oder Steuerkolben 4 mit kleinerer Querschnittsfläche,
daß das Druckmedium 2 durch seine zugeordnete Öffnung aus
dem Gefäß 1 austreten kann.
Der Steuerkolben 4 ist in seinem Bereich, der nicht in das
Medium 2 hineintaucht, sondern aus dem Gefäß 1 heraus
ragt, zumindest teilweise mit einem Außengewinde 5 verse
hen, das sich im gezeichneten Beispiel bis zum freien Ende
6 des Steuerkolbens 4 erstreckt. Aufgrund dieses Außenge
windes 5 kann der Steuerkolben 4 in diesem Gewinde-Ab
schnitt Spindelfunktionen ausfüllen: Mit seinem Außenge
winde 5 kämmt das Innengewinde einer Spindelmutter 7, wel
che den Steuerkolben 4 hülsenartig umgibt. Die Spindelmut
ter 7 ist auf ihrem Außenumfang beispielsweise durch Auf
schrumpfen von einem Hohlläufer 8 eines Elektromotors M um
faßt. Der Ständer 9 des Elektromotors M umgibt den Hohlläu
fer 8 mit einem Luftspalt 10 dazwischen. Der Elektromotor M
ist über sein Ständergehäuse 11, das den Ständer 9 unmit
telbar umfaßt, mit einem Fundament 12 und/oder dem Gefäß 1
durch ein oder mehrere Verbindungsstreben 13 starr verbun
den bzw. dagegen ortsfest abgestützt. Der Steuerkolben 4
ist gegen Verdrehung relativ zum Gefäß 1 auf seinem Außen
mantel durch achsparallel verlaufende Nuten 27 gesichert,
in die komplementäre (nicht gezeichnete) Rippen, Wellen
oder Riffel der Innenwandung der Gefäß-Öffnung kleineren
Durchmessers formschlüssig eingerückt sind. Infolgedessen
führt eine Rotation des Hohlläufers, der im Elektromotor M
axial unverschieblich angeordnet ist (zeichnerisch angedeutet),
zu einer auf den Steuerkolben 5 wirkenden
Axialkraft A, die diesen in das Triebmedium 2 mit dem Hub
h1 eintauchen läßt. Letzterer entspricht dem Verschiebeweg,
um den sich der Steuerkolben 4 innerhalb der Hohlläufer-
Spindelmutter 7 entlanggeschraubt hat. Bei umgekehrter
Drehrichtung des Elektromotors M kann der Steuerkolben 4
wieder aus dem Gefäß 1 unter Verringerung des Hubes h1 ent
fernt werden.
Mit dem Eintauchen des Steuerkolbens 4 in das Gefäß 1 wird
das Medium 2 entsprechend der Kolben-Querschnittsflä
che verdrängt. Wie an sich beim Prinzip der hydraulischen
Presse bekannt, setzt sich diese Verdrängung in Druck durch
das Triebmedium auf den Arbeitskolben 3 fort, wodurch die
sem eine Bewegungskraft B erteilt wird. Die Bewegungskraft
B des Arbeitskolbens 3 beträgt ein Vielfaches der dem Steu
erkolben 4 eingeprägten Bewegungskraft A, entsprechend dem
Verhältnis bzw. Quotienten aus der größeren Querschnitts
fläche des Arbeitskolbens 3 und der kleineren Querschnitts
fläche des Steuerkolbens 4.
Gemäß Fig. 2 kann der Arbeitskolben 3 größerer Quer
schnittsfläche als Schließplatte für eine Spritzform 14 ei
ner schematisch-grob angedeuteten Spritzgußanlage 15 die
nen. Der mit der Außenseite des Gefäßes 1 starr bzw. orts
fest verbundene Elektromotor M1 dient dabei dazu, entweder
über das Druckmedium 2 den Hochdruck zum Schließen des
Formwerkzeuges 14 oder die Aufreißkraft zum Öffnen dessel
ben zu erzeugen. Bei der Anordnung nach Fig. 1 kann dies
analog mit dem Hohlläufer-Elektromotor M erfolgen.
Gemäß Fig. 2 ist dem ersten Elektromotor M1, der über eine
Verbindungsstrebe 13 an der Außenwand des Gefäßes 1 fixiert
ist, ein Rotations/Translations-Umsetzer 16,
realisiert als Schraub-Spindeltrieb wie in Fig. 1,
nachgeordnet.
Wie auch aus Fig. 1 hervorgeht, ist allerdings der Hub h2
für den Arbeitskolben 3 entsprechend verkleinert. Dieser
Nachteil läßt sich durch die Ausbildung gemäß Fig. 2 besei
tigen: Das Gefäß 1 ist mit dem Fundament 12 über einen oder
mehrere Kniehebel 19 verbunden. Dieser besteht aus zwei
oberen bzw. unteren Hebelarmen 20o, 20u, die über ein ge
meinsames, mittleres Kniegelenk 21 aneinandergereiht sind.
An ihrem dem Kniegelenk jeweils abgewandten Ende weisen die
oberen bzw. unteren Hebelarme 20o, 20u weitere Gelenke 22o,
22u auf, welche die bewegliche Ankupplung des oberen Hebel
arms 20o an das Gefäß 1 und des unteren Hebelarms 20u an
das Fundament 12 realisieren. Ein gegen das Fundament 12
fest abgestützter, zweiter Elektromotor M2 ist an seiner
Ausgangswelle (nicht gezeichnet) mit zwei Bewegungsumset
zern 16 gekoppelt (schematisch angedeutet), die jeweils an
einem Kniegelenk 21 eines Kniehebels 19 angreifen. Bei ent
sprechender Betätigung des Elektromotors M2 wird über einen
oder mehrere Umsetzer 16 dem jeweils angekuppelten Kniege
lenk 21 eine gemäße Zeichnung horizontale Linearverschiebung
23 erteilt. Da der obere und untere Hebelarm 20o, 20u am
Gefäß 1 bzw. Fundament 12 jeweils unverschiebbar angelenkt
ist, führen die oberen und unteren Hebelarme 20o, 20u bei
Linearverschiebung 23 des Kniegelenkes 21 damit korrespon
dierende Schwenkbewegungen 24o, 24u aus. Dadurch wird bei
der gestreckten Stellung der Kniehebel 19 gemäß Fig. 2 das
Gefäß 1 einem Verstellweg 25 unterworfen, der senkrecht zur
Linearverschiebung 23 des Kniegelenks 21 gerichtet ist. Je
nach Umfang der Linearverschiebung 23 läßt sich der Ver
stellweg 25 des Gefäßes 1 nebst darin aufgenommenem Ar
beitskolben 3 bis etwa in die Nähe der unteren Gelenke 22u
der unteren Hebelarme 20u verstellen. Mit dem Elektromotor
M2 läßt sich also bei gutem Wirkungsgrad ein außerordent
lich langer Verstellweg für den Arbeitskolben 3 erzeugen.
Bei Verwendung von zwei Kniehebeln 19 kann die Linearver
schiebung 23 für die Kniegelenke entweder durch einen ein
zigen Elektromotor M2, der über einen oder mehrere Umsetzer
16 an je einem der beiden Kniegelenke 21 angreift oder
alternativ durch zwei gesonderte Elektromotoren M21, M22
bewirkt werden, die je einem der beiden Kniegelenke 21 se
parat zugeordnet sind. Die letztere Alternative ist gestri
chelt angedeutet.
Eine weitere alternative Ausführung besteht gemäß Fig. 3
darin, einen einzigen Kniehebel 19 und eine dazu parallel
verlaufende Führungsschiene 26 zu verwenden, die sich vom
Gefäß 1 zum Fundament 12 erstreckt. Damit wird der Vorteil
einer besonders guten Seitenführung und -stabilisierung er
reicht.
Claims (5)
1. Vorrichtung zum Pressen und Formen von Werkstücken in Formwerkzeugen
(14) oder hydraulische Hubeinrichtung, mit einem ein Druckmedium (2) enthaltenden
Gefäß (1) mit wenigstens zwei Öffnungen unterschiedlichen
Durchmessers oder Querschnitts, in denen je ein Kolben (3, 4) entsprechenden
Durchmessers oder Querschnitts hin- und herbewegbar (h1, h2)
zum Verdrängen des Triebmediums (2) geführt sind, wobei die Drehbewegung
(R) eines relativ zum beweglichen Kolben (4) kleineren Durchmessers
fest abgestützten Elektromotors (M, M1) über einen Schraub-Spindeltrieb
(5, 7) in eine lineare Bewegung (h1) des gegen Verdrehung gesicherten
Kolbens (4) kleineren Durchmessers umesetzt wird, dadurch gekennzeichnet,
daß der Elektromotor (M, M1) mit einem Hohlläufer (8) versehen
ist, der ein als Spindelmutter (7) dienendes Innengewinde aufweist, in das
ein Außengewindeabschnitt (5) des Kolbens (4) kleineren Durchmessers
eingreift.
2. Vorrichtung ncah Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdrehsicherung
mit axial verlaufenden Vertiefungen (27) und/oder Erhöhungen im
Außenmantel des kleineren Kolbens (4) versehen ist, die mit komplementären
Erhöhungen beziehungsweise Vertiefungen in der Innenwandung der
zugeordneten Öffnung in Eingriff stehen.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der
Elektromotor (M, M1) am Gefäß (1) abgestützt ist.
4. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß der Kolben (3) größeren Durchmessers mit einem Spritzguß-
oder Blasformwerkzeug (14) und/oder einer Druckgußeinrichtung in Verbindung
steht.
5. Verwendung der Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche
bei einer hydraulischen Presse, bei der die Leerhübe in an sich bekannter Weise
durch wenigstens einen Kniehebeltrieb (19) ausgeführt werden.
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- 1994-03-23 DE DE4410004A patent/DE4410004C2/de not_active Expired - Fee Related
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