DE102005039691A1

DE102005039691A1 - Pressantrieb

Info

Publication number: DE102005039691A1
Application number: DE102005039691A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Schubert
Original assignee: Gerhard Schubert GmbH
Current assignee: Gerhard Schubert GmbH
Priority date: 2005-04-19
Filing date: 2005-08-22
Publication date: 2006-10-26

Abstract

Um für einen Pressantrieb Eilgang und Pressweg von separaten Einheiten aus aufbringen zu können, muss der Eilgang-Antrieb automatisch blockiert werden können, vorzugsweise unabhängig von der Lage des Kontaktpunktes zwischen Oberwerkzeug und Unterwerkzeug. DOLLAR A Dies geschieht mithilfe einer Gewindespindel, auf der zwei Spindelmuttern laufen, die drehfest, aber längsbeweglich zueinander angeordnet sind und sich bei Kontaktierung automatisch auf der Spindel verklemmen und deren Längsbewegung beenden.

Description

I. Anwendungsgebiet
Die Erfindung betrifft den Pressantrieb von pressenähnlichen Maschinen wie Tiefziehmaschinen, Stanzpressen, Ultraschallschweißpressen und ähnlichen Maschinen.
II. Technischer Hintergrund
Dabei besteht das grundsätzliche Problem darin, dass hierbei ein Oberwerkzeug und ein Unterwerkzeug über einen relativ großen Pressenhub gegeneinander bzw. zum Entnehmen des Werkstückes auseinander bewegt werden müssen, dabei jedoch die hohe Presskraft nur in dem letzten, kleinen Teilbereich des Pressenhubes benötigt wird, während des großen Restes des Hubweges dagegen zwecks Verringerung der Taktzeiten Oberwerkzeug und Unterwerkzeug möglichst schnell relativ zueinander, also im Eilgang, bewegt werden sollen.
Die Presskraft muss dabei erst aufgebracht werden ab dem Zeitpunkt, zu dem Oberwerkzeug und Unterwerkzeug, gegebenenfalls unter Vermittlung des Werkstückes dazwischen, einander kontaktieren.
Dieses Problem wird dann verschärft, wenn zum einen der Pressenhub sehr exakt eingehalten werden soll, aber wegen wechselnder Werkstückdicke der Kontaktpunkt zwischen Oberwerkzeug und Unterwerkzeug nicht immer auf derselben Relativposition der beiden Werkzeuge zueinander liegt.
Ein typischer Anwendungsfall sind Kunststoff-Tiefziehmaschinen oder Stanzmaschinen, bei denen nicht vollständig durchgeschnitten werden soll:
Wird aus einer nur wenige 1/10 mm dicken Kunststofffolie ein napfförmiger Behälter mit einer Höhe von z.B. 50 mm aus einer anfangs ebenen Kunststoffbahn erzeugt und/oder anschließend ausgestanzt, ohne vollständig durchzustanzen, so beträgt der gesamte benötigte Pressenhub mindestens 50 mm, die Presskraft muss jedoch nur über einen Pressweg von wenigen 1/10 mm hinweg aufgebracht werden, und beim nicht vollständigen Durchstanzen muss eine definierte Rest-Materialdicke von z.B. 1/10 mm sicher eingehalten werden.
Mit wechselnden herzustellenden Werkstücken kann die Gesamthöhe des napfartigen Werkstückes sich ebenso stark ändern wie die Materialstärke der dafür benutzten Kunststofffolie, also der Pressenhub ebenso wie der Pressweg.
Zusätzlich bestand bei den für die Annäherung im Eilgang häufig benutzten, da sehr genau, verschleißfrei und schnell laufenden Kugelgewindespindeln das Problem, dass bei Kontaktierung von Oberwerkzeug und Unterwerkzeug dann die auftretende Presskraft auch auf die Kugeln der Kugelrollspindel einwirkte, also auf eine relativ kleine Pressfläche.
Da diese Einwirkung immer bei derselben Stellung der Kugelrollspindel und damit der einzelnen Kugeln auftrat, solange das gleiche Werkzeug benutzt wurde, war es nicht vollständig vermeidbar, dass sich nach kurzer Zeit die Kugeln in den Gewindegängen der Rollspindel an dieser Stelle einpressten und dadurch die Kugelrollspindel nicht mehr einwandfrei arbeitete.

III. Darstellung der Erfindung

a) Technische Aufgabe

Es ist daher die Aufgabe gemäß der Erfindung, einen Pressantrieb zu schaffen, der trotz variablem Pressweg und Pressen-Hub die genannten Nachteile des Standes der Technik vermeidet.

b) Lösung der Aufgabe

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1, 15 und 16 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Um einen Untertisch gegenüber einem Obertisch anzunähern, zu kontaktieren und gegeneinander zu verpressen, und zwar bei je nach verwendetem Werkzeugsatz unterschiedlichen Längspositionen, wird in einem Eilgang bis zur Kontaktierung oder einem Punkt kurz vor der Kontaktierung angenähert, dann an diesem Halte-Punkt die Grundkörper von Untertisch und Obertisch in Längsrichtung gegeneinander fixiert, also blockiert, und dann zum Verpressen bei mindestens einem der Tische, der zweitteilig bestehend aus Grundkörper und Werkzeug-Trägerplatte ausgebildet ist, die Werkzeug-Trägerplatte in Pressrichtung mit Pressdruck längs verfahren und damit um einen geringen Pressweg bewegt.

Vorzugsweise wird dabei der Pressvorgang, also das Aufbringen des Pressdruckes und Überwinden des Pressweges, zwischen wenigstens einem Tisch-Grundkörper und der dazugehörigen Werkzeug-Trägerplatte pneumatisch realisiert, vorzugsweise mittels eines Pneumatikzylinders oder auch eines zwischen den beiden Teilen angeordneten, in Längsrichtung aufblasbaren Druckluftkissens.

In einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich dabei um Schläuche aus insbesondere elastischem Material, die zwischen Grundkörper und Werkzeug-Trägerplatte quer verlaufend angeordnet sind und an ihren Enden verschlossen sind bis auf den Drucklufteinlass, und sich beim Aufblasen in ihrer Querrichtung, also Längsrichtung der Pneumatikeinheit, ausdehnen.

Das Heranfahren gegeneinander im Eilgang und anschließende Blockieren kann auf unterschiedliche Art und Weise gelöst werden:
Sofern die Längsabmessungen des verwendeten Werkzeugsatzes bekannt sind, insbesondere aufgrund einer Kodierung am Werkzeug, die maschinenlesbar ist und damit automatisch nach Einsetzen der Werkzeuge in der Maschinensteuerung bekannt sind, kann im Eilgang mittels jeder beliebigen hierfür geeigneten Vorrichtung, beispielsweise einer oder mehreren parallel geführten Gewindespindeln, die Annäherung bis zur gewünschten Halteposition – dies kann die Kontaktposition sein oder ein Punkt kurz vor der Kontaktierung von Obertisch zu Untertisch – numerisch gesteuert angefahren werden und dann die Blockierung des Obertisches gegenüber dem Untertisch durchgeführt werden.

In diesem Fall wird die Blockierung des Obertischs gegenüber dem Untertisch vorzugsweise formschlüssig durchgeführt, indem beispielsweise radial bewegliche Klemmbacken, die an dem z. B. Obertisch angeordnet sind, in eine entsprechende Profilierung eines mit dem Untertisch längsfest verbundenen Teiles einrasten.

Wenn dabei die Annäherung der beiden Tische gegeneinander im Eilgang beispielsweise mittels einer Spindel-Spindelmutter-Einheit realisiert wird, kann die quer zur Längsrichtung verlaufende Profilierung entweder auf dem Außenumfang der Spindel oder auch der Spindelmutter angeordnet sein, je nachdem welches Teil das angetriebene und welches das bewegte Teil ist, und sich dabei nach Bedarf über den gesamten Umfang oder nur ein Teil des Umfanges erstrecken.

Insbesondere kann eine solche Profilierung als eine oder mehrere ringförmig in sich geschlossene, umlaufende Ringnuten ausgebildet sein oder auch als ein- oder mehrgängige helixförmige Gewindenut, wobei die Querschnittsform der Profilierung vorzugsweise schräg stehende Flanken besitzt und eine Kegelform oder Kegelstumpfform aufweist.

Dabei kann das radiale Heranführen und Einrasten der Klemmbacken auch mit Druckluft geschehen und insbesondere gleichzeitig oder kurz vor dem Einbringen der Druckluft in die pneumatische Presseinheit, also das Druckluftkissen oder den Pneumatikzylinder, zum Aufbringen des Pressdruckes.

Dabei wird der axiale Abstand dieser Profilierungen auf der Spindel-Spindelmutter-Einheit und/oder den radial einfahrbaren Klemmbacken entweder geringer gewählt als der unter Pressdruck überwindbare Pressweg oder die Höhe der eingesetzten Werkzeuge wird so festgelegt, dass nach Einrasten der Blockiereinrichtung der zu überwindende Pressweg geringer ist als der maximal realisierbare Pressweg.

Eine andere Möglichkeit der Blockierung besteht in einer kraftschlüssigen Blockierung, beispielsweise dem Verklemmen eines Klemmkonus in einem entsprechenden Gegenkonus in Längsrichtung, sofern der Konus steil genug ist, um die gewünschte Klemmkraft zu bieten.

Der Vorteil einer kraftschlüssigen Lösung und insbesondere der Konuslösung besteht darin, dass der kraftschlüssige Eingriff ausgelöst werden kann entweder durch die Kontaktierung von Obertisch zu Untertisch, ohne dass vorher bekannt sein muss, an welcher Längsposition diese Kontaktierung eintritt, oder auch an einer festgelegten Halteposition bevor die Kontaktierung eintritt, was möglich ist, wenn ein Wegmesssystem vorhanden ist, z. B. ein Drehwinkelgeber im Motor, der den Konus bewegt.

In einer besonders einfachen Ausführungsform wird wenigstens mittels einer Gewindespindel und einer dazugehörigen Spindelmutter sowohl der Eilgang ohne Presskraft realisiert als auch ein Gegenlager gegen die aufgebrachte Presskraft geboten wird.

Vorzugsweise ist hierfür weder die Spindel-Spindelmutter-Einheit selbsthemmend ausgelegt, noch der diese Einheit antreibende Motor.

Dabei besteht eine besonderes einfache konstruktive Lösung darin, dass das Gehäuse der Spindel-Spindelmutter-Einheit mit dem Grundkörper des einen Tisches längsfest verbunden ist, und die relativ zum Gehäuse in Längsrichtung verschraubbare Gewindespindel mit dem Grundkörper des anderen Tisches, vorzugsweise des Untertischs.

Die Gewindespindel wird in Längsrichtung relativ zu zwei Spindelmuttern verschraubt, nämlich einer Antriebsmutter, die von einem Motor aus in Drehung versetzt wird, sowie einer Blockiermutter, die drehfest miteinander gekoppelt sind, aber in Längsrichtung relativ zueinander zwischen einem Ausgangszustand und einem Endzustand verlagerbar sind. Mindestens eine der beiden Muttern, vorzugsweise die Blockiermutter, ist in dem Gehäuse drehend gelagert, kann sich unter Längsbelastung aber dennoch geringfügig in Längsrichtung relativ zum Gehäuse verlagern.

Im Ausgangszustand, dem Zustand unbelastet von axialen Presskräften, nehmen die beiden Muttern einen solchen Längsabstand zueinander ein, dass sie sich beide relativ zur Gewindespindel gemeinsam verschrauben lassen und auf dieser nicht verklemmen, sondern im Gegenteil nur die Antriebsmutter mit dem Gewinde der Spindel im Eingriff steht, die Blockiermutter dagegen mit ihrem Innengewinde zwar in die entsprechenden Gewindegänge der Gewindespindel hineinragt, aber zu diesem Innengewinde einen geringfügigen Abstand von etwa 1/10 mm einhält, so dass kein Kontakt besteht (Eilgang des Pressantriebes).

Im Endzustand werden die beiden Muttern zueinander in Längsrichtung soweit bewegt, dass sich ihre Innengewinde auf dem Außengewinde der Spindel in Längsrichtung verpressen und damit die beiden Muttern gegenüber der Spindel nicht mehr drehbar sind.

Durch ein Federpaket zwischen den beiden Muttern sind diese in den Ausgangszustand vorgespannt. Wenn diese Federvorspannung in den Endzustand überwunden wird, beispielsweise durch beginnende Kontaktierung des Obertischs ge genüber dem Untertisch im Eilgang oder Aufbringen des Pressdruckes nach Stoppen des Eilganges, bewirkt die Längsbelastung auf die Gewindespindel ein axiales Annähern der Antriebsmutter an die Blockiermutter und in der Folge ein Verklemmen des Innengewinde der Blockiermutter auf dem Außengewinde der Spindel.

Steigt die Längsbelastung auf die Spindel, z. B. durch weiter steigenden Pressdruck, nochmals an, überwinden Spindel und beide Muttern gemeinsam in Längsrichtung die Kraft des zweiten Federpaketes, welches die Spindel-Spindelmutter-Einheit gegenüber dem Gehäuse abstützt.

Dadurch kommt es zu einer Längsbewegung auch der Blockiermutter relativ zum Gehäuse, und der mit der Blockiermutter fest verbundene Klemmkonus wird in den feststehenden, mit dem Gehäuse verbundenen Gegenkonus, hineingezogen, bis er gegenüber diesem verklemmt.

In der Regel ist dabei der Eilgang, also der Drehantrieb der Antriebsmutter bereits abgeschaltet, so dass aufgrund des meist pneumatisch aufgebrachten Pressdruckes nur eine Längsbewegung des Klemmkonus in den Gegenkonus hinein erfolgt. Nur wenn der Eilgang fortgesetzt wird bis zur Kontaktierung von Oberwerkzeug gegen Unterwerkzeug und ein Abschalten erst bei z. B. Überschreiten eines Soll-Wertes der Stromaufnahme des antreibenden Motors erfolgt, würde sich der Klemmkonus beim Hineinbewegen in den Gegenkonus anfänglich noch drehen.

Bei entsprechender Auslegung der Konusklemmung hinsichtlich Kegelwinkel und Materialpaarung ist dessen Klemmkraft ausreichend, um trotz der aufgebrachten Presskraft die Grundkörper der beiden Tische längsfest gegeneinander zu blockieren.

Ein Vorteil dieser Lösung liegt darin, dass trotz der großen, nicht selbsthemmenden, Steigung der Spindel kein Rückstellmoment am Motor entsteht, da sich Klemmkonus und Gegenkonus reibschlüssig ineinander festsetzen. Dennoch ist eine schnelle Bewegung beim Öffnen und Schließen der Presse und eine hohe statische Kraftaufnahme beim Pressvorgang möglich.

Wenn weiterhin die Spindel zweigängig gestaltet ist und die Antriebsmutter im einen Gewindegang läuft sowie die Blockiermutter im anderen Gewindegang, die beide selbstverständlich die gleiche Steigung aufweisen müssen, so kann die Spindel in der Antriebsmutter als Kugel-Rollspindel laufen und damit mit geringem Antriebswiderstand und geringer Haftreibung, ohne dass – wie bei Pressen, die immer an der gleichen Stelle schließen – sich nach einiger Zeit in der Schließstellung die Kugeln im Gewindegang abdrücken.

Dies wird vermieden, da nach Kontaktieren im Obertisch und Untertisch – in der Regel indirekt unter Zwischenlage des zu verformenden Teiles – der Kraftfluss von der Gewindespindel direkt über die Blockiermutter und den Klemmkonus sowie den Gegenkonus in das Gehäuse eingeleitet wird, und die Längskräfte, die auf die Gewindespindel wirken, nicht von der Antriebsmutter abgestützt werden müssen.

Zu diesem Zweck weist das zweite Federpaket, welches die Spindel-Spindelmutter-Einheit und dabei insbesondere die Blockiermutter gegenüber dem Gehäuse abstützt, eine höhere Federkraft auf als das erste Federpaket zwischen den beiden Muttern.

Obwohl Obertisch und Untertisch relativ zueinander durch mindestens zwei in Querrichtung beabstandete Spindeln bewegt werden, wird bei unterschiedlich breiten Werkzeugen, wobei die Breite in Richtung des Abstandes zwischen den Spindeln gemessen wird, immer an der gleichen Seitenkante des jeweiligen Tisches und damit in der Regel außermittig angelegt, um dem auf der Seite dieser Tischkante positionierten Roboter immer den kürzesten Arbeitsweg zu ermöglichen.

Auf die zusätzliche Blockiermutter sowie eines der beiden Federpakete kann verzichtet werden, wenn man bereit ist in Kauf zu nehmen, dass auch im Fall des Einpressens des Klemmkonus in den Gegenkonus der Kraftfluss von der Spindel dann über die Antriebsmutter und die Gewindeverbindung dazwischen erfolgt.

Der die Antriebsmutter antreibende Motor ist ein Elektromotor, insbesondere ein Servomotor mit einstellbarer Drehzahl und/oder einstellbarem Drehmoment und insbesondere mit einem Drehwinkelgeber zur Bemessung der Längspostion der Spindel.

Zusätzlich kann einer der Tische, insbesondere derjenige Tisch, der nicht zweiteilig mit dazwischen angeordneter Pneumatikeinheit zum Aufbringen des Pressdruckes ausgebildet ist, ebenfalls vertikal mittels eines Pressantriebes bewegt werden, entweder relativ zu einem Grundkörper dieses Tisches oder relativ zum Maschinengehäuse.

Ausführungsformen gemäß der Erfindung sind im folgenden beispielhaft näher beschrieben. Es zeigen:
1: eine erste Bauform eines Pressantriebes, und
2: eine zweite Bauform eines Pressantriebes.
In beiden Fällen ist nur einer von mindestens zwei zwischen dem Untertisch und Obertisch eingesetzten, zueinander beabstandeten, nämlich bezüglich der Tischmitte 30 beabstandeten, Pressantriebes 23 dargestellt, die sich jeweils in den seitlichen Endbereichen in diesem Fall des Obertischs 3 befinden, welcher sich zwischen den beiden Pressantrieben 23 erstreckt, gegen welchen in Pressrichtung 10 ein Untertisch 2 bewegt und gepresst werden soll, der sich ebenfalls zwischen den vorhandenen Pressantrieben 23 erstreckt.
Beide Lösungen bedienen sich dabei für den Eilgang zum kraftfreien Annähern von Obertisch 3 und Untertisch 2 einer Spindel-Spindelmutter-Einheit, jedoch könnte die Lösung gemäß 2 auch jeden anderen Längsantrieb, beispielsweise einen Linearmotor, verwenden.
Ebenfalls in beiden Fällen übereinstimmend ist das Gehäuse 24 des Pressantriebes 23 mit dem Obertisch 3 fest, insbesondere längsfest, in Pressrichtung 10, verbunden, und das freie Ende der Gewindespindel 7 längsfest, aber drehbar, mit dem Untertisch 2 verbunden.
Auf den Tischen 2, 3 sind jeweils die entsprechenden Werkzeuge, also Oberwerkzeug 20a bzw. Unterwerkzeug 20b, auf den einander zugewandten Seiten des jeweiligen Tisches befestigt, wobei der Untertisch 2 in Pressrichtung 10 unterteilt ist in einen Grundkörper 2a und einer demgegenüber längsbeweglichen Werkzeug-Platte 2b, zwischen denen sich ein Druckluftkissen 4 befindet, welches beim Aufpumpen die Werkzeug-Platte 2b von dem Grundkörper 2a weg gegen den Obertisch 3 presst und damit unter Überwindung des dann nur noch geringen Pressweges 9 einen hohen Pressdruck aufbringt.
Zuvor werden die Tische 2, 3 bis auf Kontakt der Werkzeuge 20a, b gegeneinander oder annähernden Kontakt mittels der Spindeleinheiten herangefahren und die Werkzeug-Platten 2, 3 dann in Pressrichtung 10, die gleichzeitig auch die Spindellängsrichtung 10' ist, relativ zueinander blockiert.
Dieser Eilgang wird gemäß 1a dadurch realisiert, dass auf der Gewindespindel 7 zwei Spindelmuttern hintereinander laufen, die drehfest miteinander verbunden sind, nämlich die Antriebsmutter 12 und die Blockiermutter 13.
Die Gewindespindel 7 weist zu diesem Zweck zwei Gewindegänge 7a, b auf, wobei im unbelasteten Anfangszustand die Spindel als Kugel-Rollspindel mit dem einen Gewindegang 7a in der Antriebsmutter 12 sehr präzise und leicht läuft, wogegen in dem Gewindegang 7b das Gewinde der Blockiermutter 13 unter Spiel kontaktfrei läuft.
Die Blockiermutter 13 ist über Lager 29 im umgebenden Gehäuse 24 gelagert.
Die Antriebsmutter 12, die von einer länglichen, hohlen Antriebshülse 27 angetrieben wird, welche ihrerseits über einen oben auf eine entsprechende Steckkupplung 26 aufgesteckten Servomotor 25 in Drehung versetzt werden kann und dadurch die Antriebsmutter 12 antreiben kann, ist über diverse Zwischen-Teile, beispielsweise den Zwischenflansch 28, drehfest, jedoch in Längsrichtung 10' begrenzt beweglich, mit der Blockiermutter 13 verbunden.
Die Längsbeweglichkeit wird begrenzt durch mehrere über den Umfang verteilte, zwischen den beiden Muttern angeordnete Druckfedern 16. Bei einer in Längsrichtung nicht durch Kräfte zwischen den Tischen 2 und 3 belasteten Gewindespindel 7 werden die beiden Muttern 12, 13 durch die Federn 16 in einem solchen Abstand zueinander gehalten, dass bei Antrieb der Antriebsmutter 12 beide Muttern 12, 13 gemeinsam sich im Gehäuse 24 drehen und die Gewindespindel 7 mittels der sie kontaktierenden Antriebsmutter 12 in Längsrichtung relativ zum Gehäuse 24 verschraubt wird und damit die Tische 2, 3 gegeneinander verfährt.
Die Blockiermutter 13 ist auf der der Antriebsmutter 12 gegenüberliegenden Stirnseite über eine weitere Feder 17 oder ein Federpaket gegenüber dem Gehäuse 24, insbesondere dessen stirnseitigem Abschlussdeckel, abgestützt. Die Federn 17 sind stärker dimensioniert als die Federn 16.
Bei Überwindung der Federkraft der Druckfeder 17 wird die Blockiermutter 13 und damit die gesamte Spindel-Spindelmutter-Einheit gegenüber dem Gehäuse 24 längs bewegt.
Ein Heranfahren des Untertischs 2 an den Obertisch 3 mit anschließendem Blockieren des Grundkörpers 2a des Untertisches 2 gegenüber dem Obertisch 3 findet dadurch statt, dass

– vom Motor 25 über die Antriebshülse 27 die Antriebsmutter 12 in Drehung versetzt wird und mit dieser die damit drehfest verbundene Blockiermutter 13,
– durch die Antriebsmutter 12 die Gewindespindel 7 in Längsrichtung verlagert wird und den Untertisch 2 gegen den Obertisch 3 hebt bis zur an der eingestellten Halteposition der Motor 25 stoppt,
– nachdem auf diese Art und Weise der Eilgang gestoppt ist, wird nun Pressdruck aufgebracht, z. B. durch Aufpumpen des Druckluftkissens 4, und es wird hierdurch die auf die Spindel 7 ausgeübte Längskraft weiter ansteigen, bei Übersteigen der Kraft der Feder 17 beide Muttern 12, 13 zusammen mit der Spindel 7 unter Zusammendrücken der Feder 17 nach unten gegen den Deckel des Gehäuses 24 verlagert,
– dadurch verklemmt sich der am oberen Ende der Blockiermutter 13 mit dieser fest verbundene Klemmkonus 14 mit seinem Außenkonus auf dem entsprechenden Innenkonus des Gegenkonus 15, der am Gehäuse 24 feststehend ausgebildet ist.

Die Kegelklemmung zwischen den Kegeln 14 und 15 ist ausreichend groß, um den maximal durch das Druckluftkissen 4 aufbringbaren Klemmdruck aufzunehmen. Dadurch entsteht bei Rückstellmoment am Motor durch die große Steigung der Spindel, weil sich die Blockiermutter 13 über den Konus formschlüssig festsetzt.
Wird der Eilgang dagegen nicht vor Erreichen der Kontaktierung gestoppt, so dreht die Antriebsmutter 12 weiter und die Feder 16 wird zusammen gedrückt und dabei gerät das Gewinde der Blockiermutter 13 mit demjenigen der Spindel 7 in Kontakt, bis die Antriebsmutter 12 sich so stark gegenüber der Spindel 7 verspannt, dass sie sich nicht mehr drehen kann und dadurch auch der Antriebsmotor 25 sich automatisch abschaltet, aufgrund der detektierten stark gestiegenen Stromaufnahme.
Nachdem nun auf diese alternative Art und Weise der Eilgang gestoppt ist, wird wiederum Pressdruck aufgebracht z. B. durch Aufpumpen des Druckluftkissens 4, und dadurch auch die Kraft der Feder 17 überwunden und der Klemmkonus 14 in den Gegenkonus 15 gezogen, wie zuvor beschrieben.
2 zeigt im Längsschnitt durch den ebenfalls nur einen dargestellten Pressantrieb 23 eine andere Lösung, bei der in dem mit dem Obertisch 2 verbundenen Gehäuse 24 des Pressantriebes eine Antriebsmutter 12, wiederum angetrieben von einer Antriebshülse 27, drehend gelagert und antreibbar ist, und in der Antriebsmutter 12 wiederum eine Spindel 7 verschraubbar ist und dadurch den drehbar, aber längsfest an der Spindel befestigten Untertisch 2 heben und senken kann. Auch hier soll zwischen einem Oberwerkzeug 20b und einem Unterwerkzeug 20c eine Kunststofffolie 31 verformt werden.
Dabei empfiehlt es sich, entweder das maximale Drehmoment des antreibenden Motors sehr gering zu wählen oder aufgrund bekannter Dicken der Werkzeug-Platten und Werkzeuge den Eilgang zu halten, kurz bevor die Kontaktierung zwischen Obertisch und Untertisch 3, 2 auftritt, und die verbleibende Distanz geringer ist als der durch die Pneumatikeinheit überwindbare Pressweg.
Die Längsblockierung von Obertisch 3 zum Grundkörper 2a des zweiteiligen Untertischs 2 erfolgt in diesem Fall durch radiales, formschlüssiges Einfahren zweier Teile 8a, b einer Blockiervorrichtung 8 gegeneinander, indem radial gegen die Spindel verfahrbare Backen 18 der Teil 8a der radial wirkenden Blockiervorrichtung sind und die Backen 18 dabei relativ zum Obertisch 3 beweglich sind, beispielsweise mittels Druckluft, insbesondere mittels des gleichen Druckluftanschlusses, der auch das Druckluftkissen 4 mit Druckluft versorgt.
Die der Backenprofilierung 18 analog invers ausgebildete negative Profilierung kann auf dem Außenumfang der Antriebsmutter 12 als Mutterprofilierung 12' ausgebildet sein, dann ringförmig umlaufend wegen der Drehbarkeit der Antriebsmutter 12 im Gehäuse.
Sie kann aber auch auf dem Außenumfang der Spindel 7 als Spindel-Profilierung 7' ausgebildet sein, was dann auch auf den vorzugsweise einander gegenüberlie genden, den Klemmbacken 18 zugewandten, Außenbereichen ausreichend ist, da bei Drehung der Antriebsmutter 12 die Spindel 7 sich relativ zum Obertisch 3 nicht dreht, sondern nur längs bewegt.
Außerdem kann direkt das Gewinde auf der Spindel 7 als Profilierung 7' verwendet werden, da die Profilierung ringförmig ganz oder teilweise umlaufend oder auch helixförmig ansteigend wie ein Gewinde ausgebildet sein kann, mit analoger Ausbildung an den Klemmbacken 18. Als Profilierung an der Spindel kann auch ein zweiter Gewindegang dienen, auf dem die Antriebsmutter 12 nicht läuft.
Um die Blockierung in Längsrichtung spielfrei zu gestalten, weist die Profilierung vorzugsweise im Winkel zueinander stehende Flanken 19 auf, und ist somit als Kegel- oder Kelgelstumpfprofil ausgebildet.

1: Tiefziehmaschine
2: Untertisch
2a: Grundkörper
2b: Werkzeug-Platte
3: Obertisch
3a: Grundkörper
4: Druckluftkissen
5: Kissenvertiefungen
6: Pneumatikzylinder
7: Gewindespindel
7a, b: Gewindegang
7': Spindel-Profilierung
8: Blockiereinrichtung
9: Pressweg
9': maximaler Pressweg
10: Pressrichtung
10': Spindel-Längsrichtung
11: Querrichtung
12: Antriebsmutter
12': Mutter-Profilierung
13: Blockiermutter
14: Klemmkonus
15: Gegenkonus
16: Federpaket
17: Federpaket
18: Klemmbacken
18': Backen-Profilierung
19: Flanken
20: Werkzeug
20a: Unterwerkzeug
20b: Oberwerkzeug
20': Blindwerkzeug
21: Anlagekante
22: Gegenkante
23: Pressantrieb
24: Gehäuse
25: Motor
26: Steckkupplung
27: Antriebshülse
28: Zwischenflansch
29: Lager
30: Tischmitte
31: Kunststofffolie

Claims

Verfahren zum Annähern und Anpressen von Untertisch (2) und Obertisch (3), die eine variable Höhe aufweisen können, gegeneinander, indem – die Annäherung gegeneinander bis kurz vor dem Kontakt oder bis zum Kontakt mit einem definierten, niedrigen Kontaktdruck erfolgt, – die Grundkörper (2a, 3a) von Untertisch (2) und Obertisch (3) in Pressrichtung (10) gegeneinander fixiert werden, und – beim Untertisch (2) und/oder beim Obertisch (3) die Werkzeug-Platten (2b) relativ zu seinem Grundkörper (2a) in Pressrichtung (10) mit Pressdruck beaufschlagt und über einen geringen Pressweg (9) bewegt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Pressdruck und der Pressweg (9) pneumatisch realisiert werden, insbesondere mittels einer oder mehrerer zwischen Werkzeug-Platte und Grundkörper wenigstens eines der Tische (2, 3) angeordneter Druckluftkissen (4).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckluftkissen (4) aus quer zur Pressrichtung (10) liegenden, stirnseitig geschlossenen, mit Druckluft beaufschlagbaren Schläuchen aus insbesondere elastischem Material, insbesondere Gummi, bestehen und insbesondere in entsprechenden Kissen-Vertiefungen (5) vom Grundkörper (2a) und/oder von der Werkzeug-Platte (2b) aufgenommen sind.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeug-Platte (2b) gegenüber dem Grundkörper (2a) mittels eines Pneumatikzylinders (6) beaufschlagt und bewegt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pneumatikeinheiten, also Druckluftkissen (4) bzw. Pneumatikzylinder (6), in Pressrichtung (10) kaskadiert hintereinander verwendet werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Annäherung vom Untertisch (2) an den Obertisch (3) mit Hilfe einer Gewindespindel (7) erfolgt, die relativ zu einer Antriebs-Mutter (12) sowie einer damit drehfest verbundenen längs beweglichen Blockier-Mutter (13) mit entsprechenden Innengewinden verschraubbar ist und, insbesondere die Blockier-Mutter (13), eine Blockiereinrichtung (8) betätigt, die den Untertisch (2) relativ zum Obertisch (3) in Längsrichtung fixiert.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktposition von Untertisch (2) zu Obertisch (3) bekannt ist und die Annäherung, insbesondere bewirkt mittels einer Gewindespindel (7), bei einer definierten Halteposition kurz vor der Kontaktierung numerisch angefahren und gestoppt und dann die Blockiereinrichtung (8) aktiviert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Blockieren in Spindellängsrichtung (10') die Einheit aus Spindel (7), einer Spindelmutter (12, 13) und Klemmkonus (14) in einem Gegenkonus (15) des Gehäuses verklemmt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Blockier-Mutter (13) über wenigstens ein Federpaket (16) in Längsrichtung (10') im unbelasteten Zustand in einer spielbehafteten, drehfähigen Axial-Lage gegenüber der Gewindespindel (7) gehalten wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Blockierung erreicht wird durch das in Spindellängsrichtung (10') formschlüssige Eingreifen von radial verlagerbaren Klemmbacken (18) mit ihrer Backenprofilierung (18') in eine entsprechende Außen-Profilierung (7') bzw. (12') auf dem Außenumfang des in Längsrichtung mit der entsprechenden Werkzeug-Platte (2b) mitbewegten Teils einer Spindel-Spindelmuttereinheit.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Profilierung (18', 7', 12') konische Flanken (19) aufweist und insbesondere ein Kegel- oder Kegelstumpfprofil aufweist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Anordnung der Außenprofilierung auf der Spindel (7) die Profilierung (7') wenigstens teilweise, insbesondere vollständig, umlaufend als Ringnuten oder als helixförmige Gewindenut ausgebildet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das radiale Heranführen und Klemmen der Klemmbacken (18) mittels Druckluft und insbesondere gleichzeitig oder kurz vor dem Einbringen der Druckluft in die pneumatische Presseinheit, insbesondere das Druckluftkissen (4) oder den Pneumatikzylinder (6), erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der axiale Abstand der Profilierungen (z. B. 18') geringer gewählt wird als der durch die Pneumatikeinheit überwindbare Pressweg (9) oder die Höhe von Unterwerkzeug (20a) und/oder Oberwerkzeug (20b) so festgelegt wird, dass nach Einrasten der Blockiereinrichtung (8) der zu überwindende Pressweg (9) geringer ist als der von der Pneumatikeinheit realisierbare maximale Pressweg (9').
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Blockierung erreicht wird durch kraftschlüssiges axiales Einpressen eines Klemmkonus (14) in einen Gegenkonus (15), von denen der eine längsfest mit dem Untertisch (2) und der andere mit dem Obertisch (3) verbunden ist.
Verfahren zum automatischen Blockieren der Relativlage zweier ansonsten in Längsrichtung relativ zueinander beweglichen Tische (2, 3) mittels einer Gewindespindel (7), die aus einem Gehäuse (24) herausschraubbar ist, wobei mit dem Gehäuse einerseits und der Spindel (7) andererseits jeweils einer der Tische verbunden ist, indem – sowohl eine von einem Motor (25) angetriebene Antriebsmutter (12) als auch eine mit der Antriebsmutter (12) drehfest verbundene Blockiermutter (13) in Längsrichtung hintereinander auf der Gewindespindel (7) angeordnet und relativ zu dieser verschraubt werden, – längsfest mit der Mutter-Spindel-Einheit ein Teil (8a) einer Blockiereinrichtung (8) verbunden wird, welches durch Längsverlagerung mit dem anderen, am Gehäuse (24) befestigten, Teil (8b) der Blockiervorrichtung verklemmt wird, – Antriebsmutter (12) und Blockiermutter (13) in ihrem Längsabstand zueinander verändert werden können zwischen einem Ausgangszustand und einem Endzustand, – im Ausgangszustand die Gewindespindel (7) nicht von Presskraft belastet wird und in diesem unbelasteten Zustand die Blockiermutter (13) bezüglich der Antriebsmutter (12) nicht längsverspannt ist und beide gegenüber der Gewindespindel (7) verschraubt werden können, und – im Endzustand die Antriebsmutter (12) drehfest gegenüber der Spindel (7) verklemmt ist. (Kraftmutter)
Pressantrieb zum gegeneinander Annähern und Anpressen von Untertisch (2) und Obertisch (3), die eine variable Höhe aufweisen können, dadurch gekennzeichnet, dass – das Gehäuse (24) einerseits und die Gewindespindel (7) andererseits mit dem Untertisch (2) bzw. Obertisch (3) längsfest verbunden sind, – sowohl eine von einem Motor (25) angetriebene Antriebsmutter (12) als auch eine mit der Antriebsmutter (12) drehfest verbundene Blockiermutter (13) in Längsrichtung hintereinander auf der Gewindespindel (7) angeordnet und relativ zu dieser verschraubbar sind, – längsfest mit der Mutter-Spindel-Einheit ein Teil (8a) einer Blockiereinrichtung (8) verbunden ist, welches durch Längsverlagerung mit dem anderen, am Gehäuse (24) befestigten, Teil (8b) der Blockiervorrichtung verklemmbar ist, – Antriebsmutter (12) und Blockiermutter (13) in ihrem Längsabstand zueinander veränderbar sind zwischen einem Ausgangszustand und einem Endzustand, – im Ausgangszustand die Gewindespindel (7) nicht von Presskraft belastet ist und in diesem unbelasteten Zustand die Blockiermutter (13) bezüglich der Antriebsmutter (12) nicht längsverspannt ist und sich beide gegenüber der Gewindespindel (7) verschrauben lassen, und – im Endzustand die Antriebsmutter (12) drehfest auf der Spindel (7) klemmt.
Pressantrieb nach einem der vorhergehenden Vorrichtungsansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand der Profilierung (18') größer ist als der maximale Pressweg (9), und die Höhe von Unterwerkzeug (20a) und/oder Oberwerkzeug (20b) so gewählt ist, dass bei Einrasten der Profilierungen (18') und (7') bzw. (12') bei dem geringstmöglichen Abstand von Oberwerkzeug (20a) zum Unterwerkzeug (20b) der verbleibende Pressweg (9) geringer ist als der maximale Pressweg (9').
Pressantrieb nach einem der vorhergehenden Vorrichtungsansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei unterschiedlich breiten Werkzeugen (20) diese im Untertisch bzw. Obertisch (2, 3) immer an der gleichen Seitenkante des jeweiligen Tisches und damit in der Regel außermittig angelegt werden.
Pressantrieb nach einem der vorhergehenden Vorrichtungsansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Antriebsmutter (12) und Blockiermutter (13) ein erstes Federpaket (16) angeordnet ist, welches durch stärkere Längsbelastung der Gewindespindel (7) so stark in Längsrichtung (10') zusammengepresst wird, dass die Innengewinde von Antriebsmutter (12) und Blockiermutter (13) in Längsrichtung zueinander bewegt werden und die Antriebsmutter (12) gegenüber dem Außengewinde der Gewindespindel (7) verklemmt und bei zunehmender Längsbelastung der Spindel (7) beide Muttern gemeinsam entgegen der Kraft eines zweiten Federpaketes (17), welches zwischen Blockiermutter (13) und Gehäuse (24) angeordnet ist, axial verschoben werden und die Blockiereinrichtung (8) aktiviert wird.
Pressantrieb nach einem der vorhergehenden Vorrichtungsansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Federpakekt (17) eine höhere Federkraft aufweist als das erste Federpaket (16).
Pressantrieb nach einem der vorhergehenden Vorrichtungsansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewindespindel (7) nicht selbsthemmend ist.
Pressantrieb nach einem der vorhergehenden Vorrichtungsansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewindespindel (7) zweigängig ausgebildet ist mit einem ersten Gewindegang (7a) zum Eingreifen der Antriebsmutter (12), und diese Paarung insbesondere als Kugelrollpaarung ausgebildet ist und der zweite Gewindegang (7b) zum Eingriff der Blockiermutter (13) ausgelegt ist und insbesondere mit einem kegelförmigen Gewindequerschnitt ausgebildet ist. (Klemmkegel)
Pressantrieb nach einem der vorhergehenden Vorrichtungsansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Blockiereinrichtung (8) eine Kegelklemmung umfasst mit einem mit der Blockiermutter (13) längsfest und drehfest verbundenen Klemmkonus (14) und einem am Gehäuse (24) längsfest und drehfest angeordneten Gegenkonus (14). (radiale Blockierung)
Pressantrieb nach einem der vorhergehenden Vorrichtungsansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Blockiereinrichtung (8) am Gehäuse (24) befestigte, radial gegeneinander gerichtet bewegliche Klemmbacken (18) mit einer Backenprofilierung (18') aufweist, die formschlüssig in eine Außenprofilierung des mit der bewegten Werkzeug-Platte (2 bzw. 3) axial mitbewegten Antriebs-Teiles, insbesondere eine Spindelprofilierung (7') einer Gewindespindel (7) oder eine Spindelmutter-Profilierung (12') einer Spindelmutter (12), eingreift und diese in Längsrichtung blockieren kann.
Pressantrieb nach einem der vorhergehenden Vorrichtungsansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Aufbringen auf der Gewindespindel (7) die Spindelprofilierung (7') als einzelne umlaufende Ringnuten oder als helixformige Gewindenut oder Teile hiervon ausgebildet ist mit analoger Orientierung der Backenprofilierung (18').
Pressantrieb nach einem der vorhergehenden Vorrichtungsansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Flanken (19) der Profilierung (18') und/oder (7') bzw. (12') winklig zueinander verlaufen und insbesondere eine Kegelform bzw. Kegelstumpfform darstellen.
Pressantrieb nach einem der vorhergehenden Vorrichtungsansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge des Abschnitts der Profilierungen (18) zueinander geringer ist als der maximale Pressweg (9), der von der Pneumatikeinheit überwunden werden kann.