Mechanischer Kraftübersetzer Die Erfindung betrifft einen mechanischen Kraft übersetzer, insbesonders für Reibungsstempel, Spann-, Press-, Präge- oder Stanzvorrichtungen, mit gegeneinander verdrehbaren, Lagerrillen zur Auf nahme von Wälzkörpern aufweisenden Druckplatten.
Als Kraftübersetzer sind insbesondere Schrauben, Keile und Hebel bekannt. Bei Schrauben und Keilen geht der grösste Teil der aufgewendeten Kraft durch Reibung verloren. Hebel haben dagegen den Nach teil, dass sie sehr viel Raum einnehmen. Sie sind da her in vielen Fällen nicht anwendbar.
Die Erfindung bezweckt einen mechanischen Kraftübersetzer, dem die Nachteile der bekannten Kraftübersetzer nicht anhaften. Gemäss der Erfin dung ist der Kraftübersetzer dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerrillen jeweils nur bis zur Hälfte ihres Umfanges mit Wälzkörpern ausgefüllt sind.
Vorzugsweise sind die Lagerrillen für die Wälz- körper als Schraubengänge ausgebildet. Die Druck platten besitzen zweckmässig mehrere konzentrisch ineinanderliegende Lagerrillen gleicher Steigung für die Kugel- oder Rollenlager. Die schraubenartig aus gebildeten Lagerrillen sind dabei zweckmässig derart versetzt angeordnet, dass die Lagerbelastung nahezu gleichmässig auf den gesamten Umfang der Druck platten verteilt wird.
Um grössere Hubhöhen zu erzielen, kann der er- findungsgemässe Kraftübersetzer drei oder mehr ge geneinander verdrehbare, mit Gewindegängen und sich darauf abstützenden Wälzkörpern versehene Druckplatten aufweisen, die zweckmässig mit An schlägen und Mitnehmern in einer solchen Anord nung versehen sind, dass jeweils nach erfolgter Um drehung der einen Druckplatte die nächstfolgende Druckplatte durch Anschlag mitgenommen wird. Es lassen sich auf diese Weise praktisch beliebig viele Druckplatten in einem Kraftübersetzer zusammenfas- sen, die nacheinander verspannt werden.
Die Zwi schenplatten können bei diesen Ausführungen auf ihren beiden Seiten mit Gewindegängen unterschied licher Steigung versehen sein. Zur Sicherung gegen Zurückdrehen der verspannten Druckplatte kann eine Sperre, z. B. ein Klinkengesperre oder ein Frei- laufgesperre, vorgesehen sein. Das Zurückdrehen der Druckplatte bei gelöster Sperre kann durch eine Rückholfeder unterstützt werden.
Der erfindungsgemässe Kraftübersetzer ist über all dort anwendbar, wo das Problem besteht, sehr hohe Spann- oder Druckkräfte aufzubringen. Er eig net sich insbesondere für die Verwendung bei Rei bungsstempeln, wie sie insbesondere im Grubenaus bau verwendet werden, bei Grubenstempel-Setzvor- richtungen, Spann-, Press-, Präge- oder Stanzvorrich- tungen, bei Wagenhebern, Abzugsvorrichtungen und dgl.
Sofern der Kraftübersetzer bei Stempeln Verwen dung findet, kann er im Schloss derselben so ange ordnet werden, dass er mit Hilfe eines Drehmoment schlüssels oder eines ansetzbaren, tragbaren Druck mittelmotors betätigt werden kann. Der Kraftüber setzer kann aber auch als ein am Stempel o. dgl. an setzbares, tragbares Handgerät ausgebildet sein, mit dessen Hilfe ein Spannelement des Schlosses, z. B. ein Keil, in Spannstellung gedrückt oder gezogen wird. In diesem Fall kann mit einem einzigen Kraft übersetzer eine Vielzahl von Stempeln, die in einem Betriebspunkt eingesetzt sind, bedient werden.
Der erfindungsgemässe Kraftübersetzer kann mit Vorteil auch bei hydraulischen Hochdruckpressen Verwendung finden. In diesem Fall kann die Anord nung so getroffen sein, dass der Kraftübersetzer selbst den Kolben der Hochdruckpresse bildet. Die Zeichnung zeigt Ausführungsbeispiele der Erfindung. Es zeigen: Fig. 1 den Kraftübersetzer gemäss der Erfindung in Ansicht; Fig. 2 die untere Druckplatte des Kraftüberset zers gemäss Fig. 1 bei abgenommener oberer Druck platte;
Fig. 3 einen aus drei Druckplatten bestehenden Kraftübersetzer gemäss der Erfindung in Ansicht; Fig.4 die Anwendung des erfindungsgemässen Kraftübersetzers bei einer Prägepresse oder Stanz- vorrichtung; Fig. 5 die Anordnung gemäss Fig. 4 in abgewan delter Form;
Fig. 6 die Anwendung des Kraftübersetzers ge- mäss Fig. 1 und 2 bei einem Schraubstock; Fig. 7 den Kraftübersetzer gemäss Fig. 1 und 2 im Schloss eines Stempels; Fig. 8 den erfindungsgemässen Kraftübersetzer in Verbindung mit einer Spannvorrichtung für Werk zeugmaschinen; Fig. 9 den erfindungsgemässen Kraftübersetzer in Verbindung mit einer hydraulischen Höchstdruck presse.
Der Kraftübersetzer gemäss den Fig. 1 und 2 weist zwei Druckplatten 1 und 2 auf, die mit zwei korrespondierenden, um 180 gegeneinander versetz ten konzentrischen Lagerrillen 3 und 4 versehen sind, welche nach Art von Gewindegängen ausgebildet sind und gleiche Steigung besitzen. Die Lagerrillen 3 und 4 sind bis zum halben Umfang mit Kugeln 5 ge füllt, die in Käfigen angeordnet sein können.
Wird die obere Druckplatte 1 um 360 (eine Um drehung) gedreht, dann wandern die Kugeln 5 in den Lagerrillen 3 und 4 nur um 180 (halbe Umdrehung). In jeder Stellung stützen sich die Druckplatten 1 und 2 über den gesamten Umfang aufeinander ab, da sich die in den versetzten Lagerrillen liegenden Kugelrei hen jeweils zu einem Kugelkranz ergänzen. Bei einer Umdrehung hebt sich die obere Druckplatte 1 um die volle Steigung des Gewindeganges an, wodurch bei verspannten Druckplatten ein entsprechend hoher Druck erzeugt wird.
Wie erwähnt, entspricht die Hubhöhe des Kraft übersetzers einer Gewindesteigung. Um eine grössere Hubhöhe zu erzielen, können erfindungsgemäss drei oder mehr Druckplatten in einem Kraftübersetzer zusammengefasst werden. Die Fig. 3 zeigt eine Aus führung, bei der der Kraftübersetzer drei Druckplat ten aufweist. Zwischen der oberen Druckplatte 1 und der unteren Druckplatte 2 ist eine Druckplatte 7 an geordnet, die auf beiden Seiten mit als Lagerrillen für die Kugelreihen ausgebildeten Gewindegängen ent sprechend der Anordnung gemäss den Fig. 1 und 2 versehen ist.
Die obere Druckplatte 1 weist einen Mitnehmer 8 auf, der mit einem Anschlag 9 der mitt leren Druckplatte zusammenarbeitet. Wenn die obere Druckplatte 1 eine Umdrehung ausgeführt hat, schlägt der Mitnehmer 8 an dem Anschlag 9 an und nimmt bei der nächsten Umdrehung die mittlere Druckplatte 7 mit. Auf diese Weise wird eine Ver doppelung der Hubhöhe erreicht. Selbstverständlich ist es möglich, zwischen den Druckplatten 1 und 2 mehr als nur eine mittlere Druckplatte 7 anzuordnen, die durch die Wirkung der Anschläge und Mitnehmer nacheinander zur Umdrehung gebracht werden.
Da durch die rollende Reibung der Reibungsfak tor erheblich herabgesetzt wird, hat für den Fall, dass die untere Druckplatte durch Reibung oder andere geeignete Mittel am Verdrehen gehindert ist, die obere Druckplatte 1 bzw. die Zwischenplatte 7 das Bestreben, sich unter Wirkung der aufgebrachten Drücke zurückzudrehen. Dies kann durch nicht dar gestellte Sperren, z. B. Klinkengesperre, Freilaufge- sperre, o. dgl. verhindert werden. Wird die Sperre gelöst, so laufen die genannten Elemente des Kraft übersetzers, gegebenenfalls durch Federkraft unter stützt, in die Ausgangsstellung zurück. Dies ist von besonderer Bedeutung bei Verwendung des Kraft übersetzers für Grubenstempel.
Bei Grubenstempeln wird die Anordnung zweckmässig so getroffen, dass beim Lösen des Schlosses nicht die obere Druckplatte zurückläuft, sondern die untere Druckplatte, unter stützt durch Federkraft, nachläuft.
Fig. 4 zeigt die Anwendung des erfindungsgemäs sen Kraftübersetzers bei einer Prägepresse oder Stanzvorrichtung.
Der gemäss Fig. 1 und 2 ausgebildete Kraftüber setzer 10 ist in einem Bär 11 gelagert. Auf den Kraft übersetzer 10 wirkt eine mit ihm drehbar verbundene und bei 12a rollend gelagerte Spindel 12 ein, die zweckmässig die gleiche Steigung besitzt wie der Kraftübersetzer 10. Beim Prägevorgang wird die Spindel 12 mittels eines Drehgriffes 12b soweit nach unten gedreht, bis die mit dem Bär 11 verbundene Matrize 13 auf dem Werkstück 14 fest aufsitzt. Dann wird von aussen ein Handgriff in Löcher 15 der oberen Druckplatte des Kraftübersetzers gesteckt und damit der Kraftübersetzer angezogen. Nach dem Prä gevorgang wird der Kraftübersetzer 10 in die Aus gangsstellung zurückgedreht und dadurch die Spindel 12 entlastet.
Wird die Prägepresse als Stanze verwendet, so wird nach dem ersten Stanzhub des Kraftübersetzers 10 dieser zurückgedreht und die Spindel 12 an- schliessend mittels des Handgriffes 12b nachgestellt. Dieser Vorgang kann beliebig oft wiederholt werden.
Zwischen dem Kraftübersetzer 10 und der Spin del 12 kann ein nicht dargestelltes lösbares Freilauf getriebe angeordnet werden. Beim Zurückdrehen des Kraftübersetzers nimmt dann das Freilaufgetriebe die Spindel 12 um den gleichen Betrag mit, so dass sich ein besonderes Nachstellen der Spindel erübrigt. Diese Anordnung setzt allerdings voraus, dass beim Zurückdrehen des Kraftübersetzers die Spindel 12 entlastet wird. In diesem Fall kann eine Vorrichtung gemäss Fig. 5 verwendet werden.
Die Presse ist bei dieser Ausführungsform mit drei Schleppstangen 16, 17 und 18 versehen, die in dem Gestell 22a der Presse längsverschiebbar sind. Mit der Schleppstange 18 ist der Kraftübersetzer 24 mittels eines Rollenlagers 18a drehbar verbunden. Den Schleppstangen 16, 17, 18 sind Klemmsperren 19, 20 und 21 zugeordnet, die nach Art von verkan- tungsbügeln ausgebildet sind. Diese Klemmsperren verhindern in der Arbeitsstellung ein Verschieben der Schleppstangen nach oben, lassen jedoch ein Verschieben nach unten zu. Der Arbeitsvorgang mit dieser Vorrichtung verläuft wie folgt: Die Klemmsperren 19, 20 und 21 werden gelöst, so dass der mit Werkzeugen versehene Bär 22 auf das Werkstück geschoben werden kann. Dann wer den die Klemmsperren wieder in Arbeitsstellung ge bracht.
Mittels eines in die Löcher 23 des Kraftüber setzers 24 gesteckten Handgriffes wird der erste Arbeitshub des Kraftübersetzers ausgeführt. Die da bei entstehende Gegenkraft wird von der Schlepp stange 18 aufgenommen. Wird der Kraftübersetzer 24 nach dem 1. Arbeitshub zurückgedreht, dann ver lagert sich die Gegenkraft auf die Schleppstangen 16 und 17, die durch die Klemmsperren am Verschieben gehindert sind. Gleichzeitig wird die Klemmstange 18 um ein Stück nach unten gezogen.
Dieses Arbeitsspiel kann beliebig oft wiederholt werden. Selbstverständlich ist es möglich, die Schleppstange 18 durch eine Gewindespindel zu er setzen. Zur Erleichterung des Zurückdrehens kann es zweckmässig sein, zwischen dem Freilaufgetriebe und dem Kraftübersetzer einen Zwischenring anzuordnen, der derart ausgebildet ist, dass der Kraftübersetzer erst ein kleines Stück zurückgedreht werden kann, bevor der Freilauf die Spindel mitnimmt. Der gleiche Zwischenring kann auch bei Pressen mit Schlepp stangen vorgesehen werden.
Das in Fig. 5 vorgesehene mechanische Gesperre kann auch durch hydraulische Sperrzylinder ersetzt werden.
Fig. 6 zeigt den Kraftübersetzer gemäss der Er findung in Verbindung mit einem Schraubstock. Auf der Spindel 25 des schematisch dargestellten Schraubstockes ist der Kraftübersetzer 26 angeord net. Der Schraubstock wird wie üblich mit Hilfe eines Griffes 27 angezogen. Anschliessend wird der Kraft übersetzer 26 mit Hilfe des Griffes 26a betätigt, wodurch ein sehr hoher Anpressdruck erzielt werden kann.
Fig. 7 zeigt den Kraftübersetzer in einem Stem- pelschloss. Mit 29 ist der im Schloss reibungsschlüs sig festgelegte Innenstempel, mit 34 der Schlossring, mit 25 eine am Innenstempel anliegende Klemm platte, mit 28 der Schlosskeil und mit 32 eine zwi schen dem Schlosskeil und dem Kraftübersetzer 31 liegende Reibplatte bezeichnet.
Um den Innenstempel 29 in der gewünschten Auszugsstellung reibungsschlüssig im Schloss festzu legen, wird zunächst der Keil 28 in das Schloss einge trieben. Hierdurch wird bereits ein erheblicher Klemmdruck erzeugt. Anschliessend wird mittels eines Drehmomentschlüssels oder eines tragbaren Pressluftmotors, der auf einen Vierkant 31a des Kraftübersetzers aufgesetzt wird, der mit einem Klin- kengesperre 30 versehene Kraftübersetzer betätigt. Auf diese Weise lassen sich sehr hohe und gleich- mässige Setzlasten erzielen.
Soll der Stempel geraubt werden, so wird der Keil 28 zurückgeschlagen. Dadurch wird der Reibungs- schluss zwischen dem Kraftübersetzer 31 und der Reibungsplatte 32 gelöst, so dass eine nicht gezeich nete Feder dem Unterteil des Kraftübersetzers 31 in die Ausgangsstellung nachziehen kann.
Anstelle der in Fig. 7 beschriebenen Anordnung ist es möglich, den Keil des dort dargestellten Gru benstempels auch mit Hilfe einer Vorrichtung, die dem Funktionsprinzip nach der Ausführungsform gemäss Fig. 4 oder 5 entspricht, in das Schloss hin einzudrücken oder hineinzuziehen. In diesem Fall kann der Kraftübersetzer als ein tragbares Handgerät ausgebildet sein, was lediglich für den Verspannungs- vorgang an den Stempel angesetzt wird. Dadurch wird vermieden, dass jeder Grubenstempel mit einem eigenen Kraftübersetzer ausgerüstet werden muss.
Fig. 8 zeigt den Kraftübersetzer in Verbindung mit einer Spannvorrichtung für Werkzeugmaschinen. Die Spannvorrichtung ist von üblicher Ausführung. Auf dem Spannbolzen 36 ist zwischen der Spannmut ter 37 und der Klemmbacke 38 der Kraftübersetzer 33 angeordnet. Die Spannvorrichtung wird mittels eines Mutternschlüssels in üblicher Weise angezogen. Anschliessend wird der Kraftübersetzer 33 von Hand oder maschinell betätigt, wodurch sehr hohe Spann drücke erzielt werden können.
Fig. 9 zeigt eine hydraulische Hochdruckpresse. Sie besteht aus einem Presszylinder 39, in dem ein Presskolben 40 gegen die Kraft einer Feder 41 unter Erhöhung des Druckes in der Presskammer 42 ver schiebbar ist. Der Presskolben weist an seinem einen Ende einen Kraftübersetzer 43 auf. Die eine Druck platte des Kraftübersetzers ist mit dem Kolben 40 und die andere mit einem Vierkantansatz 44 verbun den. Die Betätigung des Kraftübersetzers erfolgt mit tels eines Momentschlüssels oder eines Druckmittel- motors, der auf den Vierkant 44 aufgesetzt wird.