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Spindelpresse mit Friktionsantrieb
Die Erfindung bezieht sich auf eine Spindelpresse mit Friktionsantrieb, bei der sich das Schwungrad axial mit der Spindel und dem Kopfstück hin-und herbewegt.
Bei dieser Art Maschinen wurde bisher das Schwungrad entweder durch um horizontale Achsen umlaufende, senkrecht stehende Scheiben (Reibräder) angetrieben, die in senkrechter Richtung unbewegbar waren und die mit einer ihrer Planebenen alternativ in Kontakt mit dem Schwungrad gebracht wurden, oder es wurde das Schwungrad durch flache, um vertikale Achsen umlaufende Laufräder angetrieben, die alternativ mit der Felge des Schwungrades in Kontakt gebracht werden und diesem bei seiner Höhen- änderung folgen.
Das obengenannte Steuerungssystem mit den senkrechten Reibrädern ist sehr sperrig, und die über Gestänge erfolgende Bewegung der Reibräder erfordert eine starke Kraftanstrengung des Benützers, welcher übrigens beim Bruch eines der Teile gefährdet ist. Beim Laufradsystem wird als Nachteil empfunden, dass es nur einen beschränkten Wirkungsgrad hat, da die tangentiale Geschwindigkeit des Schwungrades, das nur an ein Laufrad von kleinem Durchmesser im Verhältnis zum Durchmesser des Schwungrades anliegt, und die Rotationsgeschwindigkeit der genannten Laufräder gering sind, weil die Drehgeschwindigkeit letzterer durch Zahnradantrieb begrenzt ist.
Im übrigen. sind die freitragenden Achsen der Laufräder unter der Wirkung der Andrückkraft gegen das Schwungrad einer Verbiegung unterworfen, welche auf Grund des geringen Trägheitsmomentes der Laufräder beträchtlich ist, selbst wenn man diesen ein Hilfsschwungrad hinzufügt. Die Biegung der Achsen der Laufräder bewirkt einen schlechten Kontakt oder eine Verringerung der Zugkraft, die der Reibung entspricht.
Die vorliegende Erfindung hat zum Ziel, derartige Pressen zu verbessern, insbesondere die verschiedenen obengenannten Nachteile zu vermeiden.
Die erfindungsgemässeSpindelpresse ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, dass die Dreh bewegung des Schwungrades abwechselnd in beiden Richtungen durch zwei um Vertikalachse drehbare Trommeln bewirkt wird, die in axialer Richtung unbeweglich sind und deren axiale Ausmasse dem Bewegungsweg des Schwungrades entsprechen.
Zufolge dieser Anordnung besitzen die Antriebstrommeln ein grösseres Drehmoment als die bisher üblichen, mit dem Schwungrad beweglichen, flachen Laufräder.
Es ist ferner von Interesse, das Trägheitsmoment der genannten Trommeln zu vermehren, indem ihnen insbesondere ein relativ grosser Durchmesser gegeben wird, da dem nichts entgegensteht, so dass an den Trommeln von grossen Durchmessern die Kontaktoberfläche mit dem Schwungrad grösser wird, wodurch eine Verbesserung der Wirkung erzielt wird. Das grössere Trägheitsmoment bedingt die Verwendung einer schwächeren Andrückkraft. Hiedurch wird praktisch die Gefahr einer Durchbiegung oder einer Abscherung der Achsen der Trommeln vermindert.
Vorteilhafterweise ist die Anordnung so getroffen, dass das Schwungrad und die beiden Trommeln in einem im oberen Teil des Maschinengestelles vorgesehenen Gehäuse angeordnet sind, das durch einen Deckel abgedeckt ist, in dem die Schwenkachsen der Tragbügel der Trommeln und eine Verlängerung der Spindel gelagert sind. Man vermeidet dadurch das Verbiegen der Spindel und der Achsen. Ferner bietet die Abdeckung einen wirkungsvollen Schutz für den Benutzer bei einem Bruch der Spindel.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung sind die Trommeln in zwei durch die Kolbenstange des federbelasteten Kolbens eines doppeltwirkenden, mit Druckflüssigkeit gefüllten Zylinders miteinander
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verbundenen Tragbügeln gelagert, die mittels Hebeln in entgegengesetzten Richtungen schwenkbar sind. Federn sind bestrebt, den Kolben des Zylinders ständig in einer neutralen Stellung zu halten, in welcher die beiden Trommeln frei neben dem Schwungrad liegen. Diese Anordnung sichert eine sehr schmiegsame Steuerung des Schwungrades samt Spindel und Kopfstück.
Vorteilhafterweise wird im übrigen jede Trommel durch einen eigenen Motor angetrieben. Diese Anordnung. die die Benutzung von Getrieben vermeidet, welche bisher üblicherweise die beiden Trieborgane verbinden, um ihnen entgegengesetzte Drehrichtung zu geben, ermöglicht es. den Trommeln eine höhere Drehgeschwindigkeit zu geben als den in den bisherigen Systemen üblichen Reibrädern und damit auch ihren Wirkungsgrad und infolgedessen den des Schwungrades bei Verwendung der gleichen Masse zu vermehren.
Endlich besteht ein anderes wichtiges Merkmal der Erfindung darin, dass fur eine elektrische Steuerung des doppeltwirkenden Zylinders im Sinne eine ; abwechselnden Wirkung der Trommeln auf das Schwungrad ein bei seiner Betätigung durch einen am Pressenkopfstück angebrachten Nocken das Entkuppeln der den Abwärtsgang bewirkenden Trommel vom Schwungrad bewirkender Hilfsunterbrecher vorgesehen ist. welcher am Maschinengestell innerhalb eines sich ober-und unterhalb der unteren Totpunktlage des Nockens erstreckenden Bereiches verstellbar angebracht ist.
Diese Anordnung ist wichtig, denn sie ermöglicht es im Falle der Verwendung der Maschine als Stanzpresse, die Grösse der Druckkraft der Maschine zu verändern und damit ihren Anwendungsbereich zu vergrössern.
Die Zeichnung zeigt als Beispiel eine Friktionsspindelpresse, die gemäss der Erfindung verbessert ist, und die insbesondere für Stanzarbeiten vorgesehen ist. Es zeigen : Fig. l eine Rückansicht des oberen Teiles der Maschine, Fig. 2 einen horizontalen Schnitt nach Linie II-II der Fig. l, wobei das Schwungrad unterhalb der Linie Il-Il abgesenkt ist, Fig. 3 einen Vertikalschnitt nach Linie III-III der Fig. l, wobei noch ein tiefer liegender Teil der Maschine dargestellt ist, um eine Bremse und einen Teil eines Kopfstückes zu zeigen, Fig. 4 einen Teilschnitt nach Linie IV-IV der Fig. 2, Fig. 5 eine Draufsicht im Schnitt auf die Bremse der Spindel, Fig. 6 eine Vorderansicht der gesamten Maschine mit teilweise abgenommenen Teilen und Fig. 7 eine Seitenansicht.
In der Zeichnung (Fig. 2 und 3) ist mit 1 ein Schwungrad bezeichnet, das mittels einer Keilfeder 2 auf einem konischen Ansatz 3 der Spindel 4 verkeilt ist und einen Reibradmantel 5 trägt. Eine Mutter 6 ist auf einem Gewinde 7 der Spindel 4 aufgeschraubt, um das Schwungrad in sxialer Richtung zu halten. Die Spindel 4 besitzt ein vorzugsweise mehrgängiges Grobgewinde und durchdringt eine Mutter 8, die in einer Ausnehmung des Gehäuses 9 der Presse befestigt ist. Die Mutter 8 ist durch eine Keilfeder 10 gegen Verdrehung gesichert und durch eine Haltemutter 11 axial unverschieblich gehalten. Der obere Teil der Spindel 4 läuft in einen glatten zylindrischen Ansatz 12 aus, der in einem Lager 13 des Deckels 14 längsverschieblich geführt ist, der das Gehäuse 15 im oberen Teil des Maschinenständers 9 abschliesst.
Im Gehäuse ist das Schwungrad gelagert. An ihrem unteren Teil besitzt die Spindel 4 einen Ansatz, der eine Bremsscheibe 16 trägt, die durch eine Keilfeder 17 verkeilt ist. Dieser Spindelansatz dringt in das Kopfstück 18 ein, in welchem er auf einem Druckstück 19 anliegt. Der Ansatz der Spindel wird im Kopfstück 18 mittels eines Schraubringes 20 gehalten, welcher sich gegen einen weiteren Ring 21 stützt, der in das Kopfstück eingeschraubt ist.
Das Schwungrad 1 wird durch Reibung bewegt, u. zw. abwechselnd von Trommeln 22 und 23 (Fig. 2-4), welche eine vom vertikalen Bewegungsweg des Schwungrades bestimmte Höhe, ferne : sin grosses Drehmoment besitzen und bei grosser Drehgeschwindigkeit dem Schwungrad die nötige kinetische Energie erteilen. Diese Trommeln drehen sich frei im Sinne der Pfeile 24 und 25 (Fig. 2) um ihre Achsen 26 und 27, welche durch Tragbügel 28 und 29 getragen sind, deren doppelte Drehzapfen 30 und 31 sich in Lagern drehen, von denen das eine am Ständer 9, das andere am Deckel 14 angebracht ist. Die Hebelarme fund 201 der Tragbügel sind über Gelenke 32 und 33 und Kolbenstangen 34 und 35 mit einem nach beiden Seiten wirkenden Kolben 36 verbunden. Der Kolben kann sich in einem Zylinder 37 hin-und herbewegen, der durch Bodenstücke 38 und 39 geschlossen ist.
Der Kolben ist bestrebr, durch entgegengesetzt wirkende Federn 40 und 41 in eine neutrale Stellung zurückzukehren. Die Spannung der Federn ist durch Aufschrauben bzw. Lösen der Bodenstücke 38 und 39 regulierbar. Öffnungen 42 und 43 bewirken den Zuund Abfluss von Druckflüssigkeit, die durch Elektroventile 44 und 45 gesteuert werden, die mit dem Zylinder 37 über Rohre 46 und 47 verbunden sind. Die Flüssigkeit wird von einer Druckquelle über die Rohrleitung 48 zugeführt.
Ein Motor 43 treibt über Riemen 50 die Trommel 22, ein zweiter Motor 51 über Riemen 52 die Trommel 23 an, wobei die Riemen in diesem Falle elastisch sind, da die Achsen 30 und 31 nicht mit
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denjenigen der Riemenscheiben der entsprechenden Motore zusammenfallen.
Um die Drehung der Spindel 4 abstoppen zu können, ist eine Bremsvorrichtung (Fig. 5) vorgesehen, die zwei auf eine Bremsscheibe 16 wirkende Bremsbacken 53 und 54 besitzt, die sich um eine Achse 55 drehen können, welche am Kopfstück 18 befestigt ist. Die Bremsbacke 53 ist mit einem Zylinder 56 verbunden, der durch einen Verschluss 5'i abgedichtet ist und in welchem ein Kolben 58 vorgesehen ist, dessen Kolbenstange 59 die Bremsbacke 54 durchdringt und an ihrem Ende ein Gewinde trägt, das Reguliermuttern 60 und 61 aufnimmt. Eine Feder 62 ist bestrebt, beständig die feste Anlage der Bremsbacken 53 und 54 auf der Bremsscheibe 16 über Bremsbeläge 63 und 64 zu bewirken, die an den Bremsbacken befestigt sind.
Druckflüssigkeit wird dem Zylinder 56 durch die Steuerung eines Elektroventiles 65 (Fig.1) über eine biegsame Rohrleitung 66 (Fig. 1 und 5) zugeführt, die an der Öffnung 67 des Zylinders angeschlossen ist, um das Lösen der Bremse vor dem Bewegen der Spindel zu bewirken, wie weiter unten beschrieben ist.
Die Anordnung von Zylinder, Kolben und Feder in Verbindung mit den Bremsbacken kann auch anders ausgestaltet sein. Das Wesentliche besteht darin, dass die Feder und der Kolben das Einsetzen und das Lösen der beiden Bremsbacken gleichzeitig bewirken.
Wie in Fig. 6 dargestellt, ist ein glattes Lineal 68 vorgesehen, das am Ständer 9 durch Schrauben 69 und 70 befestigt ist. Dieses Lineal trägt einen Auflaufunterbrecherkontakt 71, der das Öffnen des Stromkreises des Elektroventiles 44 und des Elektroventiles 65 steuert, und dessen Lage auf dem Lineal verstellbar und durch die Schraube 72 festlegbar ist, ferner einen andern, tiefer angeordneten Unterbrecherkontakt 73, der das Öffnen des Stromkreises des Elektroventiles 45 und das Schliessen des Stromkreises des Elektroventiles 44 steuert, wobei der Kontakt 73 wie oben verstellbar und durch die Schraube 74 festlegbar ist. Diese Unterbrecherkontakte werden durch einen Nocken 75 betätigt, der am Kopfstück 18 befestigt ist. links in Fig. 6 sieht man eine Vorrichtung, die es ermöglicht, die Druckkraft der Maschine zu regeln, im vorliegenden Fall also an einer Stanzpresse.
Diese Vorrichtung besitzt ein Lineal 76, das am Ständer 9 durch Schrauben 77 und 78 befestigt ist und einen elektrischen Unterbrecherkontakt 79 trägt, welcher auf dem Lineal verschiebbar ist und durch eine Schraube 80 in der gewählten Stellung nach einer Skala 81, die die Druckkraft anzeigt, befestigt ist. Je weiter unten die Stellung des Unterbrecherkontaktes ist, desto stärker ist die Druckkraft, und die maximale Kraft entspricht einer untersten Stellung, in welcher der Unterbrecher nicht durch einen Steuernocken 82 betätigt wird, der am Kopfstück 18 befestigt ist.
Der Steuernocken trägt auch eine Kennmarke 83, deren Markierung in derselben Ebene liegt wie die Skala 81, und der auf der Vorderfront des Ständers sichtbar ist.
Die Unterbrecherkontakte 71 und 73 steuern die Elektroventile 44 und 65, während der Unterbrecherkontakt 79 gleichzeitig unabhängig vom Unterbrecherkontakt 73 das Elektroventil 45 steuert. Diese Unterbrecherkontakte liegen, wie in Fig. 6 sichtbar, in Nischen 84,85, die an den Seitenflächen des Ständers 9 vorgesehen sind, um Beschädigungen zu vermeiden. Die Nocken 75 und 82 bewegen sich in Aussparungen 86, 87, die in den anliegenden Seitenwänden der Nischen vorgesehen sind.
Die Steuerung und die Bewegung des Schwungrades durch Reibkraft wird entsprechend den bestehenden Sicherheitsvorschriften entweder durch die gleichzeitige Betätigung der beiden Druck1 : astenunterbrecher- kontakte 88 und 89 oder durch die Betätigung eines Fusshebelunterbrecherkontaktes 90 bewirkt. Diese Unterbrecher sind derart angeordnet, dass sie, wenn sie betätigt werden, den elektrischen Stromkreis der Elektroventile 45 und 65 schliessen.
Wie aus dem Vorhergehenden zu entnehmen ist, setzt diese Steuerung einen Druckmittelstrom, z. B. von Luft oder Öl, in Tätigkeit, der durch die Elektroventile gesteuert wird, um eine bessere Wirkung der Maschine, eine grössere Funktionsgeschwindigkeit zu sichern, Unfälle oder Schaltfehler zu vermeiden und die Ermüdung des Bedienungsmannes zu vermindern.
Die Trommeln 22 und 23 werden in Drehung gesetzt und ausgehend von der Stellung, in welcher das Schwungrad und das Kopfstück am oberen Totpunkt stehen, spielt sich der Arbeitsablauf wie folgt ab :
Der Machinist drückt an seinem Arbeitsplatz gleichzeitig auf die beiden Drucktasten 88, 89. oder auf den Fusshebel 90. Damit schliesst sich der Stromkreis der Elektroventile 45 und 65.
Durch das Schliessen des Stromkreises des Elektroventiles 65 wird Druckflüssigkeit in den Bremszylinder 56 eingeführt, so dass das Freigeben der Bremsbacken 53,. 54 bewirkt wird.
Anderseits wird beim Schliessen des Stromkreises des Elektroventiles 45 Druckflüssigkeit in den Zylinder 37 durch die Öffnung 43, links vom Kolben 36 in Fig. 2, eingeführt, welcher sich also damit nach rechts hin bewegt und den Hebel 281 mit dem Tragbügel 28 verdreht. Die Trommel 22 wird gegen das Schwungrad 1 gedrückt.
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Da sich die Trommel im Sinne des Pfeiles 24 dreht, wird das Schwungrad dazu veranlasst, sich mit steigender Geschwindigkeit im Sinne des Pfeiles 241 unter Mitnahme der Spindel 4 zu drehen, welche, sich in der Mutter 8 verschraubend, das Kopfstück 18 nach unten bewegt, um die Prägearbeit auszuführen.
Während ihrer Drehbewegung, welche einer Beschleunigung unterliegt, bis die Tangentialgeschwindigkeit des Schwungrades und der Trommel gleich gross sind, besitzen das Schwungrad und die Spindel ein beträchtliches Drehmoment auf Grund der Masse von Rad, Spindel und Kopfstück, das bei der Abwärtsbe- wegung aufgenommen wird.
Wenn das Kopfstück in der untersten Stellung seines Laufes angekommen ist, betätigt der Nocken 75 den Unterbrecher 73, welcher die Stromleitung des Elektroventiles 45 öffnet und damit durch die Öffnung 43 die Flüssigkeit auslässt, die vorher in den Zylinder 37 durch die bleiche Öffnung eingedrungen ist, und schliesst den Stromkreis des Elektroventiles 44, so dass damit Druckflüssigkeit durch die Öffnung 42 in den Zylinder 37 derart eintreten kann, dass der Kolben 36 nunmehr nach links gedrückt wird. Hiebei drehen sich Tragbügel 29 und Hebel 291 mit der Trommel 23, welche sich im Sinne des Pfeiles 25 dreht.
Sie kommt in Kontakt mit dem Schwungrad 1, welches sich damit im Sinne des pfeiles 251 dreht, und kehrt somit seine Bewegung um, nachdem seine ganze kinetische Energie zur Vollendung des Arbeitsvorganges aufgewendet worden ist. Demzufolge schraubt sich die Spindel 4 aus der Mutter 8 heraus und führt das Kopfstück 18 zum oberen Totpunkt.
Beim Erreichen desselben betätigt der Nocken 75 den Unterbrecher 71, welcher den Stromkreis des Elektroventiles 44 öffnet, so dass die Flüssigkeit wieder austritt, die vorher dem Zylinder durch die Öffnung 42 zugeführt worden ist. Der Kolben wird nunmehr durch die Feder 41 nach rechts gedrückt, bis eine neutrale Stellung erreicht ist, in der sich die Wirkung dieser Feder mit jener der Feder 40 ausgleicht.
Da der Unterbrecherkontakt 71 gleichzeitig die Öffnung des Stromkreises des Elektroventiles 65 bewirkt, tritt die am Anfang des Kreislaufes bei 67 zugeführte Flüssigkeit aus dem Zylinder der Bremse 56 wieder aus (Fig. 5). Die Feder 62 stösst nunmehr den Kolben 58 nach rechts zurück und drückt damit die Bremsbacken 53,54 derart auf die Bremsscheibe 16, dass die Spindel 4 und das Schwungrad 1 unbeweglich am oberen Totpunkt stehen bleiben.
Die Maschine wird beim Kaltpressen mittels der Drucktasten 88 und 89 gesteuert. Der Bedienungsmann setzt die zu prägenden Werkstücke von Hand ein. Um jeden Unfall zu vermeiden, muss er gleichzeitig beide Drucktasten bedienen. Während des Abwärtsganges des Kopfstückes bewirkt eine Unterbrechung des Druckes auf einen der beiden Knöpfe das sofortige Anhalten des Kopfstückes.
Die Steuerung durch den Fusshebel 90 ist für Warmbearbeitung gedacht. Der Bedienungsmann bringt das Werkstück mittels Zangen an seinen Platz. Ein Druck auf das Pedal bewirkt den Arbeitsgang des Kopfstückes.
In beiden Fällen wird, wenn die Betätigung beider Drucktasten oder des Fusshebels während des Aufwärtsganges aufhört, ein automatisches Anhalten vom oberen Totpunkt an unter den oben geschilderten Bedingungen bewirkt.
Eine nicht dargestellte Drucktaste zum Anhalten der Vorrichtung ist im Steuerstromkreis angeordnet und erlaubt es, in jedem Augenblick den Stromkreis zu unterbrechen.
Wie schon gesagt, ist es möglich, bei der oben geschilderten Maschine die Druckkraft zu verändern, indem die Stellung des Unterbrecherkontaktes 79 auf dem Lineal 76 in der geschilderten Art verändert wird.
Normalerweise, d. h., wenn man die ganze Druckkraft benötigt, ist der Unterbrecher 79 am unteren Ende des Lineals angeordnet und der Nocken 82, welcher den Bewegungen des Kopfstückes folgt, trifft nicht auf den Unterbrecher.
Wenn dagegen die Druckkraft vermindert werden soll, genügt es, den Unterbrecherkontakt 79 in die Laufbahn des Nockens 82in einer auf der Skala 81 bezeichneten Stellung der entsprechenden zu wählenden Druckkraft zu setzen.
Bei diesen Arbeitsbedingungen trifft, wenn Schwungrad, Spindel und Kopfstück ihren Abwärtsgang durchführen, der Nocken 82 auf den Unterbrecherkontakt 79 und betätigt ihn. Der Unterbrecher öffnet den Stromkreis des Elektroventiles 45 derart, dass die Flüssigkeit, die dem Zylinder 37 am Anfang dieses Kreislaufes durch die Öffnung 43 zugeführt worden ist, durch dieselbe Öffnung-austritt, und dass der Kolben 36 durch die Feder 40 nach links gestossen wird, bis eine neutrale Stellung erreicht ist, bei der die Wirkung dieser Feder durch diejenige der Feder 41 ausgeglichen ist. Hiebei hebt sich die Trommel 22 vom Schwungrad 1 ab. Das Schwungrad erhält also keine Drehenergie mehr.
Es dreht sich jedoch weiter, aber, da seine Geschwindigkeit noch nicht gleich derjenigen der Trommel 22 ist, oder seine Geschwindigkeit sich auf Grund der Reibkräfte vermindert, ist die Druckkraft, die im tiefsten Punkt der Abwärtsbewegung
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erzielbar ist, geringer als die maximale Druckkraft, welche die Maschine entwickeln kann.
Am unteren Totpunkt wird automatisch eine Umkehrung der Bewegung in der oben beschriebenen Art bewirkt.
Die Erfindung isc nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt, sondern umfasst alle Varianten.
Im Falle der Verwendung der Presse zum Tiefziehen wird das Verhältnis des Durchmessers des Schwungrades zu demjenigen der Antriebstrommeln grösser gewählt als bei einer Prägepresse.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Spindelpresse mit Friktionsantrieb, bei der sich das Schwungrad axial mit der Spindel und dem Kopfstück bewegt, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehbewegung des Schwungrades (1) abwechselnd in beiden Richtungen durch zwei um Vertikalachse drehbare Trommeln (22, 23) bewirkt wird, die in axialer Richtung unbeweglich sind und deren axiale Ausmasse dem Bewegungsweg des Schwungrades (1) entsprechen.