EP2193912A2 - Spindelpresse - Google Patents

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EP2193912A2
EP2193912A2 EP09014962A EP09014962A EP2193912A2 EP 2193912 A2 EP2193912 A2 EP 2193912A2 EP 09014962 A EP09014962 A EP 09014962A EP 09014962 A EP09014962 A EP 09014962A EP 2193912 A2 EP2193912 A2 EP 2193912A2
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
screw
press
spindle
electric motor
spindle nut
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP09014962A
Other languages
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EP2193912A3 (de
Inventor
Jürgen Hennig
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
GERMAS AG
Original Assignee
Germas AG
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Filing date
Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B1/00—Presses, using a press ram, characterised by the features of the drive therefor, pressure being transmitted directly, or through simple thrust or tension members only, to the press ram or platen
    • B30B1/18—Presses, using a press ram, characterised by the features of the drive therefor, pressure being transmitted directly, or through simple thrust or tension members only, to the press ram or platen by screw means
    • B30B1/181—Presses, using a press ram, characterised by the features of the drive therefor, pressure being transmitted directly, or through simple thrust or tension members only, to the press ram or platen by screw means the screw being directly driven by an electric motor

Definitions

  • the invention relates to a screw press according to the preamble of claim 1, consisting of a press table, a Pressenbär and a plurality of screw drives for driving the Pressenbärs.
  • Each of the screw drives comprises a threaded spindle, a spindle nut and an electric motor.
  • Such a screw press is from the DE 198 21 159 A1 known.
  • the Pressenbär this screw press is driven by four each arranged in the corners of the press table or Pressenbärs screw drives in the vertical direction.
  • the threaded spindle of the screw drives are rotatably mounted in Pressenbär and are each driven by a motor-angle gear unit. They engage in spindle nuts, which are attached non-rotatably and immovably to the press table.
  • the screw drives are not mechanically coupled to each other, the synchronous operation of the screw drives is ensured by the control of the motors.
  • Parallel to the screw drives a guide column for guiding the Pressenbärs is additionally arranged in each corner of the press table.
  • the need for the additional guide columns proves to be particularly disadvantageous for two reasons.
  • On the one hand is limited by the guide columns the available surface for mounting tools on the surface of the press table or the underside of the Pressenbärs.
  • the size of the components to be machined is thus limited by the presence of the additional guide columns in comparison to the external dimensions of the screw press.
  • the production of known from the prior art screw presses proves to be expensive and expensive.
  • An essential aspect is the high number of components.
  • Object of the present invention is therefore to provide a construction for a screw press, by which the production cost is reduced in the first place.
  • the disadvantages of the known from the prior art screw presses are to be overcome.
  • the screw press according to the invention comprises four screw drives, which are each arranged in the corners of the press table or the Pressenbärs. This allows the force to be evenly distributed during the pressing process. Also, by a suitable control of the motors a uniform feed can be ensured, whereby tilting of the Pressenbärs is excluded.
  • screw drives which are each arranged in the corners of the press table or the Pressenbärs.
  • the guide surface of the threaded spindle is preferably formed by a smooth cylindrical portion, so that this guide cylinder is concentric with the threaded portion of the threaded spindle.
  • the threaded spindle can thus be manufactured in a simple manner from a cylindrical strand.
  • the thread of the threaded part can both be rolled and cut, the machining of the guide surface is made by a turning and possibly subsequent machining on a precision grinding machine.
  • Pressenbär On the opposite side of the Pressenbär preferably comprises on the underside per screw each a guide bushing. This has the advantage that the guide bushes can be adjusted or readjusted in contrast to directly drilled guide holes.
  • the bearing of the spindle nut in Pressenbär comprises an upper main bearing and a lower counter bearing.
  • the main bearing serves to absorb the forces occurring during the pressing process, wherein the counter-bearing receives the weight of the Pressenbärs.
  • the anvil is thus relieved during the pressing process.
  • a certain minimum preload on the abutment is effected by springs.
  • the electric motor and spindle nut are not firmly connected to each other, but coupled by a toothed coupling. While the toothed coupling transmits the rotational movement of the electric motor unrestricted, it allows a relative movement between the electric motor and the spindle nut in the axial direction. This prevents the axial forces occurring during the pressing process from being transmitted from the spindle nuts to the motors.
  • the screw drives are preferably oil lubricated.
  • the oil lubrication system used for this purpose includes oil cooling.
  • FIG. 1 a spindle press 1 according to the invention with a press table 2 and a Pressenbär 3 is shown.
  • Press table 2 and Pressenbär 3 are connected via four screw drives 4, 5, 6, 7, which are arranged in the corners of the press table 1.
  • screw drives 4, 5, 6, 7, which are arranged in the corners of the press table 1.
  • FIG. 2 shows a side sectional view AA of the screw press according to the invention FIG. 1 ,
  • the illustrated section AA runs through the axes of the screw drives 5 and 7.
  • the threaded spindle 8 is rotationally fixed to the press table. 2 connected.
  • the operation of Pressenbärs 3 via the rotation of the spindle nut 9, which is rotatably mounted and axially immovable in Pressenbär 3.
  • the spindle nut 9 is driven by the electric motor 10.
  • the Pressenbär 3 is shown in its moved down position.
  • the threaded spindle 8 immersed in the downward movement of the Pressenbärs 3 in the designed as a hollow shaft motor electric motor 10 a.
  • FIG. 3 is the cut screw 7 off FIG. 2 shown enlarged.
  • the structure of the screw drives 4, 5, 6 and 7 will be explained below only by way of example with reference to the screw 7, the remaining screw drives 4, 5 and 6 correspond in their construction completely to that of the screw 7.
  • the upper threaded portion 11 of the threaded spindle 8 is connected to the Spindle nut 9 engaged.
  • the lower part of the threaded spindle 8 serves as a guide surface 12 for guiding the Pressenbärs 3.
  • the guide surface 12 is formed by a smooth cylindrical portion whose axis is coaxial with the axis of the threaded portion 11.
  • the Pressenbär 3 slides with the guide bush 14 on the guide surface 12 of the threaded spindle 8.
  • the guide bush 14 is connected via a guide flange 13 with the Pressenbär at its bottom.
  • a bearing flange 15 is fixedly connected to the Pressenbär 3.
  • the bearing consists of the main bearing 16 and the thrust bearing 17.
  • the main bearing 16 the forming forces are absorbed, which arise during the pressing process.
  • the smaller abutment 17 carries between the press trains only the weight of Pressenbärs 3. It is relieved during the pressing process by the forming forces.
  • a plurality of springs 18 are arranged in corresponding recesses of the Lüflansches.
  • the desired preload force is adjusted with the nut 19.
  • the drive of the spindle nut 9 is carried out by a designed as a hollow shaft motor electric motor 10, which is arranged on the surface of Pressenbär 3 and firmly connected thereto.
  • Electric motor 10 and spindle nut 9 are not firmly connected, but coupled together via a toothed coupling 21.
  • the task of the toothed coupling 21 is to transmit the rotational movement of the electric motor 10 without play to the spindle nut 9.
  • the toothed coupling 21 prevents axial forces, which occur during the pressing process, from the spindle nut 9 on the electric motor 10 are transmitted.
  • an externally toothed hollow shaft 22 is fixedly connected to the rotor of the electric motor 10, which is engaged with internally toothed and firmly connected to the spindle nut 9 discs 23 and 24 in engagement.
  • Backlash between externally toothed hollow shaft 22 and internally toothed discs 23 and 24 is achieved by the rotation of the internally toothed discs 23 and 24 to each other.
  • the internally toothed disks 23 and 24 are adjusted in such a way that in one direction of rotation the tooth flanks of the disk 23 and in the other direction of rotation bear the tooth flanks of the disk 24 against the tooth flanks of the hollow shaft 22.
  • the lead screws are lubricated by an oil lubrication system, not shown, with oil cooling.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Spindelpresse (1) mit einem Pressentisch (2), einem Pressenbär (3) und mehreren Gewindetrieben (4,5,6,7) zum Antrieb des Pressenbärs (3), wobei jeder Gewindetrieb (4,5,6,7) eine Gewindespindel (8), eine Spindelmutter (9) und einen Elektromotor (10) umfasst. Erfindungsgemäß ist die Gewindespindel (8) jedes der Gewindetriebe (4,5,6,7) drehfest mit dem Pressentisch (2) verbunden und weist in einem unteren Bereich eine Führungsfläche zur Führung des Pressenbärs (3) auf. Im oberen Abschnitt der Gewindespindel (8) schließt sich an die Führungsfläche (12) ein Gewindeteil an, der mit der im Pressenbär (3) drehbar gelagerten und durch den Elektromotor (10) getriebenen Spindelmutter (9) in Eingriff steht. Der Elektromotor (10) ist dabei als Hohlwellenmotor ausgeführt und koaxial zu Spindelmutter (9) und Gewindespindel (8) angeordnet.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Spindelpresse nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, bestehend aus einem Pressentisch, einem Pressenbär und mehreren Gewindetrieben zum Antrieb des Pressenbärs. Jeder der Gewindetriebe umfasst dabei eine Gewindespindel, eine Spindelmutter und einen Elektromotor.
  • Eine derartige Spindelpresse ist aus der DE 198 21 159 A1 bekannt. Der Pressenbär dieser Spindelpresse wird über vier jeweils in den Ecken des Pressentischs bzw. des Pressenbärs angeordnete Gewindetriebe in vertikaler Richtung angetrieben. Die Gewindespindel der Gewindetriebe sind drehbar im Pressenbär gelagert und werden jeweils von einer Motor-Winkelgetriebeeinheit angetrieben. Sie greifen in Spindelmuttern ein, die undrehbar und unverschieblich am Pressentisch befestigt sind. Die Gewindetriebe sind mechanisch nicht miteinander gekoppelt, der Synchronlauf der Gewindetriebe wird durch die Steuerung der Motoren sichergestellt. Parallel zu den Gewindetrieben ist in jeder Ecke des Pressentischs zusätzlich eine Führungssäule zur Führung des Pressenbärs angeordnet.
  • Die Notwendigkeit der zusätzlichen Führungssäulen erweist sich aus zwei Gründen als besonders nachteilig. Zum Einen wird durch die Führungssäulen die zur Verfügung stehende Fläche zur Befestigung von Werkzeugen auf der Oberfläche des Pressentischs bzw. der Unterseite des Pressenbärs eingeschränkt. Die Größe der zu bearbeitenden Bauteile wird somit durch das Vorhandensein der zusätzlichen Führungssäulen im Vergleich zu den Außenabmaßen der Spindelpresse limitiert. Zum Anderen erweist sich die Fertigung der aus dem Stand der Technik bekannten Spindelpressen als aufwendig und teuer. Ein wesentlicher Aspekt ist dabei die hohe Anzahl an Bauteilen.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, eine Konstruktion für eine Spindelpresse anzugeben, durch welche in erster Linie der Fertigungsaufwand reduziert wird. Zudem sollen die Nachteile der aus dem Stand der Technik bekannten Spindelpressen überwunden werden.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Demnach liegt eine gattungsgemäße Lösung der Aufgabe vor, wenn die Führung des Pressenbärs durch die Gewindespindeln selbst bewerkstelligt wird. Die Gewindespindel jedes der verwendeten Gewindetriebe ist dazu drehfest mit dem Pressentisch verbunden und weist in einem unteren Bereich eine Führungsfläche zur Führung des Pressenbärs auf. Im oberen Bereich hingegen schließt sich ein Gewindeteil an, der mit der im Pressenbär drehbar gelagerten und durch den Elektromotor getriebenen Spindelmutter in Eingriff steht. Dabei ist der als Hohlwellenmotor ausgeführte Elektromotor koaxial zu Spindelmutter und Gewindespindel angeordnet und auf dem Pressenbär montiert. Durch diese Anordnung entfallen zusätzliche Führungssäulen, wodurch entweder die Außenabmessungen der Spindelpresse verringert oder aber auch größere Bauteile bei im Vergleich zum Stand der Technik gleichbleibenden Spindelabmessungen bearbeitet werden können.
  • Weitere Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die erfindungsgemäße Spindelpresse vier Gewindetriebe, die jeweils in den Ecken des Pressentischs bzw. des Pressenbärs angeordnet sind. So lässt sich die Kraft beim Pressvorgang gleichmäßig verteilen. Auch kann durch geeignete Steuerung der Motoren ein einheitlicher Vorschub gewährleistet werden, wodurch ein Verkanten des Pressenbärs ausgeschlossen wird. Es sind auch eine Ausführung mit zwei Gewindetrieben sowie Ausführungen großer Spindelpressen mit mehreren Gewindetrieben denkbar.
  • Die Führungsfläche der Gewindespindel wird vorzugsweise durch einen glatten zylindrischen Abschnitt gebildet, so dass dieser Führungszylinder konzentrisch zum Gewindeteil der Gewindespindel verläuft. Die Gewindespindel kann somit auf einfache Art und Weise aus einem zylindrischen Strang gefertigt werden. Das Gewinde des Gewindeteils kann dabei sowohl gewalzt als auch geschnitten werden, die Bearbeitung der Führungsfläche erfolgt durch eine Drehbearbeitung sowie eine eventuell daran anschließende Bearbeitung auf einer Präzisionsschleifmaschine.
  • Auf der Gegenseite umfasst der Pressenbär vorzugsweise auf der Unterseite pro Gewindetrieb jeweils eine Führungsbuchse. Dies hat den Vorteil, dass die Führungsbuchsen im Gegensatz zu direkt gebohrten Führungslöchern justiert bzw. nachjustiert werden können.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst die Lagerung der Spindelmutter im Pressenbär ein oberes Hauptlager sowie ein unteres Gegenlager. Das Hauptlager dient zur Aufnahme der auftretenden Kräfte während des Pressvorgangs, wobei das Gegenlager die Gewichtskraft des Pressenbärs aufnimmt. Das Gegenlager wird somit während des Pressvorgangs entlastet. Eine gewisse Mindestvorspannung am Gegenlager wird durch Federn bewirkt.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind Elektromotor und Spindelmutter nicht fest miteinander verbunden, sondern durch eine Zahnkupplung gekoppelt. Während die Zahnkupplung die Drehbewegung des Elektromotors uneingeschränkt überträgt, erlaubt sie in axialer Richtung einer Relativbewegung zwischen Elektromotor und Spindelmutter. Dadurch wird verhindert, dass die beim Pressvorgang auftretenden Axialkräfte von den Spindelmuttern auf die Motoren übertragen werden.
  • Die Gewindetriebe sind vorzugsweise ölgeschmiert. Um eine hohe Einsatzdauer und kurze Presszyklen zu gewährleisten, umfasst das dazu verwendet Ölschmiersystem eine Ölkühlung.
  • Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden anhand von Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:
    • Figur 1
    eine Frontansicht einer erfindungsgemäßen Spindelpresse mit nach oben verfahrenem Pressenbär,
    Figur 2
    eine geschnittene Seitenansicht der erfindungsgemäßen Spindelpresse aus Figur 1, wobei der Pressenbär links im nach oben verfahrenen und rechts im nach unten verfahrenen Zustand dargestellt ist, und
    Figur 3
    eine Detailansicht des rechten Gewindetriebs aus Figur 2.
  • Für die gesamte weitere Beschreibung gilt: Sind in einer Figur zum Zweck zeichnerischer Eindeutigkeit Bezugsziffern enthalten, aber im zugehörigen Beschreibungstext nicht erläutert, so wird auf deren Erwähnung in vorangehenden Figurenbeschreibungen Bezug genommen.
  • In Figur 1 ist eine erfindungsgemäße Spindelpresse 1 mit einem Pressentisch 2 und einem Pressenbär 3 dargestellt. Pressentisch 2 und Pressenbär 3 sind über vier Gewindetriebe 4, 5, 6, 7 miteinander verbunden, die in den Ecken des Pressentischs 1 angeordnet sind. Von den beiden linken Gewindetrieben 4 und 6 ist nur der vordere Gewindetrieb 4, und von den beiden rechten Gewindetrieben 5 und 7 ist nur der vordere Gewindetrieb 5 zu erkennen.
  • Figur 2 zeigt eine seitliche Schnittansicht A-A der erfindungsgemäßen Spindelpresse aus Figur 1. Der dargestellte Schnitt A-A verläuft durch die Achsen der Gewindetriebe 5 und 7. In der linken Hälfte der Darstellung ist der Pressenbär 3 im nach oben verfahrenen Zustand, analog zu Figur 1, abgebildet. Die Gewindespindel 8 ist drehfest mit dem Pressentisch 2 verbunden. Die Betätigung des Pressenbärs 3 erfolgt über die Drehung der Spindelmutter 9, die drehbar und axial unverschieblich im Pressenbär 3 gelagert ist. Die Spindelmutter 9 wird durch den Elektromotor 10 angetrieben. Im rechten Teil der Abbildung ist der Pressenbär 3 in seiner nach unten verfahrenen Stellung dargestellt. Die Gewindespindel 8 taucht bei der Abwärtsbewegung des Pressenbärs 3 in den als Hohlwellenmotor ausgeführten Elektromotor 10 ein.
  • In Figur 3 ist der geschnittene Gewindetrieb 7 aus Figur 2 vergrößert dargestellt. Der Aufbau der Gewindetriebe 4, 5, 6 und 7 wird im Folgenden lediglich exemplarisch anhand des Gewindetriebs 7 erläutert, die übrigen Gewindetriebe 4, 5 und 6 entsprechen in ihrem Aufbau vollständig dem des Gewindetriebs 7. Der obere Gewindeteil 11 der Gewindespindel 8 steht mit der Spindelmutter 9 in Eingriff. Der untere Teil der Gewindespindel 8 dient als Führungsfläche 12 zur Führung des Pressenbärs 3. Die Führungsfläche 12 wird durch einen glatten zylindrischen Abschnitt gebildet, dessen Achse koaxial zur Achse des Gewindeteils 11 verläuft. Der Pressenbär 3 gleitet mit der Führungsbuchse 14 an der Führungsfläche 12 der Gewindespindel 8. Die Führungsbuchse 14 ist über einen Führungsflansch 13 mit dem Pressenbär an dessen Unterseite verbunden. Die Befestigung des Führungsflanschs 13 an der Unterseite des Pressenbärs 3 erfolgt durch Verschraubung. Zur Lagerung der Spindelmutter 9 ist ein Lagerflansch 15 fest mit dem Pressenbär 3 verbunden. Die Lagerung besteht aus dem Hauptlager 16 und dem Gegenlager 17. Durch das Hauptlager 16 werden die Umformkräfte aufgenommen, die beim Pressvorgang entstehen. Das kleinere Gegenlager 17 trägt zwischen den Presszügen lediglich das Gewicht des Pressenbärs 3. Es wird beim Pressvorgang durch die Umformkräfte entlastet. Um eine gewisse Vorspannung des Hauptlagers 16 sowie des Gegenlagers 17 zu gewährleisten, sind in entsprechenden Ausnehmungen des Lageflansches 15 mehrere Federn 18 angeordnet. Die gewünschte Vorspannkraft wird dabei mit der Mutter 19 eingestellt. Um den Erhalt der Lagervorspannung zu gewährleisten, erfolgt durch den Ring 20 eine Verdrehsicherung, da der Ring 20 sowohl mit der Spindelmutter 9 als auch der Mutter 19 verschraubt ist. Wie den obigen Ausführungen entnommen werden kann, erfolgt der Antrieb der Spindelmutter 9 durch einen als Hohlwellenmotor ausgeführten Elektromotor 10, welcher auf der Oberfläche des Pressenbär 3 angeordnet und mit diesem fest verbunden ist. Elektromotor 10 und Spindelmutter 9 sind nicht fest verbunden, sondern über eine Zahnkupplung 21 miteinander gekoppelt. Aufgabe der Zahnkupplung 21 ist es, die Drehbewegung des Elektromotors 10 spielfrei auf die Spindelmutter 9 zu übertragen. Gleichzeitig wird durch die Zahnkupplung 21 verhindert, dass Axialkräfte, die während des Pressvorgangs auftreten, von der Spindelmutter 9 auf den Elektromotor 10 übertragen werden. Dazu ist mit dem Rotor des Elektromotors 10 eine außenverzahnte Hohlwelle 22 fest verbunden, die mit innen verzahnten und fest mit der Spindelmutter 9 verbundenen Scheiben 23 und 24 in Eingriff steht. Spielfreiheit zwischen außenverzahnter Hohlwelle 22 und innenverzahnten Scheiben 23 und 24 wird durch die Verdrehung der innenverzahnten Scheiben 23 und 24 zueinander erreicht. Die innenverzahnten Scheiben 23 und 24 werden dazu derart justiert, dass in der einen Drehrichtung die Zahnflanken der Scheibe 23 und in der anderen Drehrichtung die Zahnflanken der Scheibe 24 an den Zahnflanken der Hohlwelle 22 anliegen.
  • Die Gewindetriebe werden durch ein nicht dargestelltes Ölschmiersystem mit Ölkühlung geschmiert.

Claims (7)

  1. Spindelpresse (1) mit einem Pressentisch (2), einem Pressenbär (3) und mehreren Gewindetrieben (4,5,6,7) zum Antrieb des Pressenbärs (3), wobei jeder Gewindetrieb (4,5,6,7) eine Gewindespindel (8), eine Spindelmutter (9) und einen Elektromotor (10) umfasst, wobei die Gewindespindel (8)
    a) drehfest mit dem Pressentisch (2) verbunden ist,
    b) in einem oberen Bereich einen Gewindeteil (11) aufweist, der mit der im Pressenbär (3) drehbar gelagerten und durch den Elektromotor (10) getriebenen Spindelmutter (9) in Eingriff steht, wobei der Elektromotor (10) als Hohlwellenmotor ausgeführt ist und koaxial zu Spindelmutter (9) und Gewindespindel (8) angeordnet ist,
    c) und in einem unteren Bereich eine Führungsfläche (12) zur Führung des Pressenbärs (3) aufweist.
  2. Spindelpresse (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindelpresse (1) vier Gewindetriebe (4,5,6,7) umfasst, die jeweils in den Ecken des Pressentischs (2) angeordnet sind.
  3. Spindelpresse (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsfläche (12) der Gewindespindel (8) durch einen glatten Zylinder gebildet wird, dessen Achse konzentrisch zur Achse des Gewindeteils (11) verläuft.
  4. Spindelpresse (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Pressenbär (3) auf der Unterseite pro Gewindetrieb (4,5,6,7) jeweils eine Führungsbuchse (14) umfasst.
  5. Spindelpresse (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerung der Spindelmutter (9) ein oberes Hauptlager (16) zur Aufnahme der auftretenden Kräfte während des Pressvorgangs sowie ein unteres Gegenlager (17) zur Aufnahme der Gewichtskraft des Pressenbärs (3) umfasst, wobei das Gegenlager (17) durch Federn (18) vorgespannt ist.
  6. Spindelpresse (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplung zwischen Elektromotor (10) und Spindelmutter (9) durch eine Zahnkupplung (21) bewerkstelligt ist, welche eine Relativbewegung zwischen Elektromotor (10) und Spindelmutter (9) in axialer Richtung erlaubt.
  7. Spindelpresse (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewindetriebe (4,5,6,7) ein Ölschmiersystem mit Ölkühlung aufweisen.
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