DE6915394U - Hydraulische presse - Google Patents

Description

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Frankenforster Straße 137 5060 Bargisch Gladbach 3

31. Mal 1978 L/K

VERSON ALLSTEEL PRESS COMPANY Chicago, Illinois (V.St.A.)

Hydraulische Presse

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Presse mit einer ausdehnbaren Druckzelle mit einer Membrane zum Verformen eines Werkstücks um ein Formwerkzeug herum, das in einem inneren Raum angeordnet ist. Der Innenraum ist durch eine Einrichtung gebildet, die koaxiale innere und äußere Zylinder umfaßt, zwischen

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denen ein enger Zwischenraum vorhanden ist, der mit einer Hydraulikflüssigkeit gefüllt ist. Diese Hydraulikflüssigkeit wird \ während des Betriebs der Presse unter Druck gesetzt, um eine gleichförmigere Verteilung von Spannungen bzw. Reaktionskräften um die Zylinder herum zu begünstigen.

Es ist bereits vorgeschlagen worden, Konstruktionen der hier in Frage stehenden Art mit einem zylindrischen Gehäuse vorzusehen, das einen Innenraum bildet. Dabei ist eine hydraulische j ausdehnbare Flüssigkeitszelle bzw. Membrane im Innenraum ange- \ ordnet, um an einem Werkstück anzugreifen, das auf einer Form sitzt. Diese Form befindet sich auf einer Wanne. Die Membrane ' legt sich an das Werkstück an, so daß das Werkstück die Gestalt j des Formwerkzeuges annimmt, Während des Betriebs einer solchen Konstruktion werden Reaktionskräfte, die bei Ausdehnen der j

Flüssigkeitszelle bzw. Membrane und deren Ausfüllen des Innen- j

raums auftreten, durch den äußeren Zylinder des Gehäuses aufge- j

.nornmen. j

Während man mit Pressen dieser allgemeinen Art zufriedenstellend gearbeitet hat, sind die Konstruktionen dieser Pressen derart, daß Reaktionskräfte ungleichmäßig auf das Gehäuse übertragen werden. In bestimmten Fällen führt die ungleichmäßige Belastung des zylindrischen Gehäuses zur ausreichend hohen Spannungskonzentration in begrenzten Bereichen, um einen Bruch hervorzurufen.

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Die Erfindung bezweckt die Schaffung einer neuen Konstruktion einer Hydraulikpresse der oben beschriebenen Art, die so aufgebaut ist, daß eine gleichförmigere Verteilung von Reaktionskraften um den äußeren Zylinder bzw. um das äußere Gehäuse herum zu begünstigen und damit die Gefahr von hohen Spannungskonzentrationen und Brüchen zu vermindern oder ganz auszuschalten.

Weiter bezweckt die Erfindung die Schaffung einer hydraulischen Presse der genannten Art, bei der das äußere zylindrische Gehäuse von einem relativ schweren und starren äußeren Zylinder gebildet ist. Dabei sind Mittel vorgesehen, um die Reaktionskräfte vom Inneren der Presse hydraulisch gleichförmiger um das Innere des Zylinders herum zu übertragen. Weiter ist vorgesehen, daß das zylindrische Gehäuse der Presse einen inneren Zylinder umfaßt, der konzentrisch zum äußeren Zylinder angeordnet ist, wobei ein ringförmiger Zwischenraum zwischen den beiden Zylindern vorgesehen ist, der mit einer hydraulischen Flüssigkeit gefüllt ist, um die Übertragung der Reaktionskräfte in gleichförmigerer Weise auf den äußeren Zylinder zu unterstützen.

Die Erfindung ist im nachfolgenden anhand eines Ausführungsbeispiels tsnter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen sind:

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Fig. 1 ein vereinfachtes Schaubild einer Presse gemäß der Erfindung,

Fig. 2 eine Endansicht der in Fig. 1 gezeigten Presse,

/ Fig. 3 eine vergrößerte Presse im Schnitt an der

Linie 3-3 der Fig. 1 und ι

Fig. 4 eine Einzelheit im Schnitt an der Linie 4-4 der Fig. 3.

In Fig. 1 und 2 ist eine Presse 10 gezeigt, die die Merkmale der Erfindung aufweist. Die Presse umfaßt ein Gehäuse 12, das auf einem geeigneten Sockel 14 sitzt. Tischverlängerungen 16 und 18 befinden sich an gegenüberliegenden Enden des Gehäuses. Eine ein Werkstück abstutzende Wanne 20 (Fig. 3 und 4) ist so ausgebildet, daß sie aus dem Inneren des Gehäuses herausgezogen werden Rann, um zurückgezogene Stellungen auf den Tischver- ^:

längerungen 16 und 18 einzunehmen, um ein Entladen und Beladen I vorzunehmen. j

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Eine geeignete Quelle hydraulischen Druckmittels ist zum Be- j trieb der Presse vorgesehen. In dem hier gezeigten Ausführungs- i belspiel umfaßt sie eine Motorpumpe 22 mit einem Einlauf, der

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mit einem Behälter 24 verbunden ist, wie das schematisch in Fig. j 2 und 4 gezeigt ist. Ein Auslauf der Pumpe ist mit einem Steuer- ;

ventil 26 verbunden, dessen Auslauf wiederum mit einer Flüssig- j keitszuleitung 28 verbunden ist. Das Steuerventil weist ferner | eine Überströmöffnung auf, die mit einer Rücklaufleitung 30 ver- ι bunden ist. Die Rücklaufleitung ist zum Behälter 24 zurückge- ·; führt.

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Gemäß der Darstellung in Fig. 3 und 4 umfaßt das zylindrische Gehäuse 12 einen äußeren dickwandigen, relativ starren und star- < ken Zylinder 32 und einen inneren Zylinder 34. Die Wand des inneren Zylinders 34 ist relativ dünn und elastisch nachgiebig gegenüber dem äußeren Zylinder, und zwar aus einem Grunde, der noch zu erläutern sein wird. Die Zylinder sind konzentrisch angeordnet. Der Außendurchmesser des Zylinders 34 1st etwas kiel- ; ner als der Innendurchmesser des Zylinders 32, so daß zwischen den Zylindern ein schmaler ringförmiger Zwischenraum 36 gebildet ist.

Die gegenüberliegenden Enden 33 des inneren Zylinders 34, von denen nur eins gezeigt ist, sind vergrößert, um mit einem engen Sitz in den äußeren Zylinder zu passen und die gegenüberliegenden Enden des ringförmigen Zwischenraums 36 zu schließen. Darüber hinaus sind Dichtringe 40 und 42 zwischen dem äußeren Zylinder und den vergrößerten Enden 38 des inneren Zylinders vorgesehen, so daß der ringförmige Zwischenraum 36 in wirkungsvoller Weise

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; abgedichtet 1st und hydraulisches Druckmittel aufnehmen und ¹ halten kann, was noch zu beschreiben sein wird.

- Gemäß der Darstellung in Fig. 4 sind FlUssigkeitskäenäle 44 und

: 46 im inneren Zylinder vorgesehen. Diese Kanäle stehen mit dem ! ringförmigen Zwischenraum 36 und mit Zweigleitungen 48 und 50 ι , j in Verbindung, die ihrerseits mit der FlUssigkeitszuleitung in Verbindung stehen.

I Das zylindrische Gehäuse umgibt einen Innenraum 52, in den die Wanne 20 einschiebbar ist. Ein relativ dickes und starres Untergußteil 54 mit einer äußeren Teilzylinderfläche, die zur Innenfläche des inneren Zylinders 34 paßt, sitzt in einem unteren Teil des Zylinders und bildet einen Boden des Innenraums 52. Lagerstreifen bzw. Schienen 56 und 58 sind in Längsrichtung des

Untergußteils 54 angeordnet, das sich Über die gesamte Länge

des zylindrischen Gehäuses erstreckt. Federvorgespannte Rollen (nicht dargestellt) bekannter Konstruktion sind an gegenüberliegenden Enden der Wanne gelagert und laufen auf den Schienen 56 und 58, um das Einführen und Herausziehen der Wanne 20 zu erleichtern. Diese Rollen heben die Wanne normalerweise etwas über den Boden des Innenraums hoch, werden jedoch unter dem auf die Wanne ausgeübten Druck während des Betriebs der Presse zusammengedrückt, so daß die Wanne jeweils fest an die Unterseite

ι des Innenraums in der dargestellten Weise angedrückt wird.

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Ein Obergußteil 60, das dem Untergußteil 54 ähnlich ist, befindet sich in einem oberen Teil des inneren Zylinders 34 und ist dort in seiner Lage festgelegt. Ein« dicke, relativ starre Oberplatte 62 sitzt in Anlage an dem Obergußteil 60 unter diesem..Unter der Oberplatte 62 befindet sich eine ausdehnbare Flüssigkeitszelle 66, die mit der Oberplatte verbunden ist und ~ deren Unterseite mit einer relativ dicken, zähen Gummimembrane 68 belegt ist. Die Flüssigkeitszelle ist mit einer Einlauföffnung 70 versehen, die mit einem Flüssigkeitskanal 72 in Verbindung steht. Dieser Kanal erstreckt sich in Längsrichtung der Oberplatte 62 und ist über eine Zweigleitung 7^ mit der Flüssigkeitszuleitung 28 verbunden, wie das in Fig. 4 gezeigt ist.

Die Flüssigkeitszelle, die durch die Blase 66 und die Membrane 68 gebildet ist, wandert in den Innenraum 52 bei Einleitung von hydraulischen Druckmitteln in die Zelle* Die Wirkung ist- derart; ) daß die Membrane an dem Werkstück in Anlage gelangt und es um das Formwerkzeug herum in Anlage an dieses verformt. Das Formwerkzeug sitzt auf der Wanne 20.

Die Wanne 20 hat einen Boden 76 und gegenüberliegende diver= gierende und sich nach oben erstreckende Seitenwände 78 und 80 (Fig. 3). Darüber hinaus weist die Wanne gegenüberliegende Endwände 82 auf, von denen in Fig. 4 nur eine gezeigt ist, so daß die Seitenwände und die Endwände eine Ausnehmung 84 bilden, in die das zu bearbeitende bzw. zu verformende Werkstück eingelegt

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wird.

j Gegenüberliegende Seitenschienen 86 und 88 erstrecken sich in

Längsrichtung über die Länge der Zylinder hinweg zwischen gei

genüberliegenden Seitenwänden der Wanne und des inneren Zylinders 34 (Fig. 3). Diese Seitenschienen erstrecken sich zwischen dem Untergußteil .54 und der Membrane 68 und dienen zur Abstützung der Membrane sowie zum Halten und Führen der Wanne. Die Schienen haben Außenflächen, die gebogen sind, um sich der Innenfläche des Zylinders 34 anzupassen. Darüber hinaus haben die Schienen untere schräge Innenflächen 90 und 92, die parallel zu den schrägen Außenflächen der gegenüberliegenden Seitenwände 78 und 80 der Wanne liegen. Wannenstütz schienen 91 und 93 erstrecken sich über die volle Länge der Seitenwände 78 und 80 hinweg und sind an ihnen gelagert, um in direkte Anlage mit den Flächen 90 und 92 während des Betriebs der Presse zu ν gelangen, was noch zu beschreiben sein wird. Gemäß der Darstellung endet der obere Rand der Wanne ein gutes Stück unterhalb der Membrane, wenn sich die Membrane in zurückgezogener Lage befindet. Die Teile der Seitenschienen 86 und 88, die sich über die Wanne hinauserstrecken, haben im wesentlichen senkrechte Innenflächen 94 und 98.

Um den Zwischenraum zwischen dem oberen Rand der Wanne und der Membrane abzudichten, ist ein Dichtring 100 vorgesehen. Dieser Ring hat gegenüberliegende Seitenelemente 102 und 104 mit Außen-

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flächen, die mit den zuvor genannten Flächen 94 und 98 zusammenpassen. Die Innenflächen 106 und 107 dieser Seitenelemente sind nach unten und nach innen schräggestellt, ebenso wie die Innenflächen der gegenüberliegenden Seiten- und Endwände der Wanne. Der Dichtring hat gegenüberliegende Enden 108, von denen in Fig. 4 nur eins gezeigt ist. Diese Enden haben ebenfalls nach unten und nach innen schräggestellte innere Flächen 110. Diese Enden wirken mit verdickten gegenüberliegenden Enden der Oberplatte 62 zusammen, von denen nur eine in Fig. 4 gezeigt ist, um im wesentlichen die gegenüberliegenden Enden des Innenraums zu schließen. Darüber hinaus sitzt ein Dichtstreifen 114 zwischen dem jeweiligen Ende der Membrane 68 und dem Jeweiligen verdickten Ende 112 der Oberplatte zum Halten der Membrane und zum Zusammenwirken mit einem angrenzenden Ende 108 des Dichtrings 100, um damit die gegenüberliegenden Enden des Arbeitsraums in wirkungsvoller Weise abzudichten.

Während des Arbeiternmit der Presse werden die aufgrund der hydraulischen Kräfte innerhalb der Flüssigkeitszelle entwickelten Reaktionskräfte hauptsächlich durch die relativ dicken und starren Ober- und Uhterkonstruktionen und die Seitenschienen 86 und 88 auf die Innenfläche des Zylinders 34 übertragen. Die Wann» absorbiert die hydrostatischen Kräfte, die auf ihre Innenfläche ausgeübt werden, und verhindert, daß die Kräfte nach außen auf den Zylinder übertragen werden. Der hydrostatische Druck innerhalb der Flüssigkeitszelle wird ungleichmäßig auf die Innenfläche des Zylinders 34 wegen der Wechselwirkung der inneren |

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^r Konstruktionsteile übertragen. Das führt zu einer ungleichförmigen Spannungsverteilung an der Innenfläche des Zylinders 34, was die Gefahr hoher Spannungskonzentrationen in begrenzten Bereichen mit sich bringt.

Gemäß der Erfindung wird der nachteilige Effekt einer solchen ungleichmäßigen Spannungsverteilung durch die doppelte koaxiale f Zylinderkonstruktion überwunden. Der relativ dünne innere Zylinder 34 hat eine geringe Biegesteifheit, so daß die Kontakt-

j spannung an der Innenseite fast gleichförmig ist, unabhängig [ von der verschiedenen Biegefestigkeit der zusammenpassenden Teile.

[ Der Zwischenraum 36 zwischen den Zylindern ist, worauf bereits jj hingewiesen worden ist, mit der Flüssigkeitszuleitung 28 verbunden. Wenn das Steuerventil 26 betätigt wird, um Druckmittel , zur Zuleitung 28 fließen zu lassen und damit die Membrane 68

zur Verformung eines Werkstücks auszudehnen, wird der Druck der ■ Flüssigkeit in der ringförmigen Kammer 36 erhöht, um im we-

! sentlichen gleich dem Druck der Flüssigkeit innerhalb der Membrane bzw. Flüssigkeitszelle zu sein. Der äußere Zylinder 32 ist also gleichzeitig mit der Flüssigkeitszelle einem gleich-

förmigen Ijdrostatisehen Druck ausgesetzt. Der hydrostatische Druck in der Kammer 36 wird über die volle Länge der inneren ^! druckbeaufschlagten Zone ausgeübt, die durch die Flüssigkeits- : zelle bestimmt ist, und der Druck in der Kammer 36 gleicht

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den Innendurck auf den Zylinder 34 aus. Damit kompensieren sich die inneren und die äußeren Kräfte auf den Zylinder 34, und der innere Zylinder befindet sich in einem Zustand angenäherten Gleichgewichts.

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Claims (1)

1. Hydraulische Presse mit einem Gehäuse, das einen Innenraum bildet, einem Stutzteil in dem Innenraum zum Abstutzen eines zu verformenden Werkstücks und einer ausdehnbaren Flüssigkeitszelle in dem Innenraum, die dem StUtzteil gegenüberliegt, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuseinnere (34) und äußere Teil (32) umfaßt und eine Einrichtung mit einer FlUssigkeitsdruckkammer (36) zwischen dem

i inneren (34) und dem äußeren Teil (32) zur Begünstigung einer gleichförmigen Verteilung von Reaktionskräften über das äußere Teil (32) des Gehäuses und zur Verminderung von ; Spannungskonzentrationen in diesem Teil (32) vorgesehen ist.

2. Presse nach Anspruch 1, dadurch gekennze ichn e t, daß das innere (34) und das äußere Teil (32) des Gehäuses im wesentlichen konzentrische Zylinder bilden und : daß die Kammer (36) eine zylindrische Kammer zwischen dem inneren (34) und dem äußeren Zylinder (32) des Gehäuses ;

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3. Presse nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet : durch ein FlUssigkeitsleitungssystem (28, 50, 46, 74, 48, 44), das eine Verbindung zwischen der Flüssigkeitszelle (66) bzw. der Kammer (36) und einer Druckmittelquelle herstellt.

Q j 4. Presse nach Anspruch 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (12) eine gekrümmte Innenfläche hat, die Presse ein Unterteil (54) zum Abstützen des Stützteils (20) für das Werkstück umfaßt, das eine äußere gekrümmte Fläche hat, die sich an die gekrümmte Innenfläche anpaßt, eine Oberkonstruktion (60, 62), die die Flüssigkeitszelle (66) trägt und eine äußere gekrümmte Fläche hat, die mit der gekrümmten Innenfläche zusammenpaßt, und gegenüberliegende Seitenschienen (86, 88) vorgesehen sind, die

-. ; sich an gegenüberliegenden Seiten des Stützteils (20) entlang erstrecken und äußere gekrümmte Flächen haben, die zu der gekrümmten inneren Fläche passen, wobei die Seitenschienen (86, 88) sich zwischen dem Unterteil (54) und der Flüsslgkeitszelle (66) erstrecken.

5. Presse nach Anspruch 1, bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das äußere Gehäuseteil (32) eine relativ diitke und starre Wand und das innere Gehäuseteil (34) i eine relativ dünne Wand hat.

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6. Presse nach Anspruch 4, dadurch gekennz ei c h η e t, daß an gegenüberliegenden Seiten des Stützteile (20) längliche Teile fe1_f 93) befestigt sind, die in Anlage an die Seitenschienen (86, 88) gelangen und mittels derer Radiallasten auf sie ausUbbar sind.

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