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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Radialpresse in Jochpressenbauweise, umfassend ein Presswerkzeug mit einer Mehrzahl von um eine Pressenachse herum angeordneten Pressbacken und zwei jeweils ein Pressenjoch umfassenden Strukturelementen, wobei die Pressenjoche in einer Bewegungsrichtung, welche in einer auf der Pressenachse senkrecht stehenden Ebene verläuft, relativ zueinander bewegbar sind und zwischen sich einen Aufnahmeraum ausbilden, in dem das Presswerkzeug aufgenommen ist, wobei weiterhin zur Bewegung der beiden Pressenjoche relativ zueinander eine zwei beidseits des Aufnahmeraumes für das Presswerkzeug angeordnete, eine Bezugsebene definierende Zuganker umfassende Antriebseinheit mit einer zur Bewegungsrichtung parallelen Wirkrichtung vorgesehen ist und Pressbacken sich über Gleitflächen dergestalt gleitend an den Pressenjochen abstützen, dass die Relativbewegung der Pressenjoche in Bewegungsrichtung in eine Radialbewegung der Pressbacken in Richtung auf die Pressenachse umgesetzt wird.
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Derartige in Jochpressenbauweise ausgeführte Radialpressen sind in verschiedenen Ausführungen bekannt und im Einsatz. Auch die
DE 4135465 offenbart eine gattungsgemäße Radialpresse.
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In Jochpressenbauweise ausgeführte Radialpressen haben sich in der Praxis grundsätzlich bewährt. Sie gelten als robust und leistungsstark, was sie insbesondere für solche Anwendungen besonders tauglich macht, in denen besonders hohe Umformkräfte verlangt werden. Die vorliegende Erfindung hat es sich zur Aufgabe gemacht, Radialpressen der gattungsgemäßen Bauweise in dem Sinne noch weiter zu verbessern, dass das Arbeitsergebnis noch höheren Qualitätsanforderungen genügt als bisher.
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Gelöst wird diese Aufgabenstellung, indem bei einer gattungsgemäßen Radialpresse in Jochpressenbauweise eine Kompensationseinrichtung mit einer weiteren, mindestens ein Antriebselement umfassenden Antriebseinheit und einer zugeordneten Regeleinheit vorgesehen ist, wobei das Antriebselement der weiteren Antriebseinheit zwischen den beiden Strukturelementen wirkt und an mindestens einem der Strukturelemente versetzt zu der Bezugsebene angreift, und wobei ferner die Regeleinheit dergestalt auf die weitere Antriebseinheit einwirkt, dass die von dessen Antriebselement bereitgestellte, zwischen den beiden Strukturelementen wirkende Kraft einer Veränderung der Pressengeometrie entgegenwirkt, die sich beim Pressen infolge einer außerhalb der Bezugsebene erfolgenden Einwirkung der von einem Werkstück auf die Pressbacken ausgeübten Reaktionskraft auf die Pressbacken einstellt. In Anwendung der vorliegenden Erfindung wird einer Veränderung der Pressengeometrie entgegengewirkt, die sich bei bekannten gattungsgemäßen Radialpressen dann einstellt, wenn – insbesondere bei einer in Axialrichtung relativ zu der Bezugsebene versetzt angeordneten Positionierung des Werkstücks in dem Presswerkzeug – beim Schließen der Radialpresse sich vom Werkstück auf die Pressbacken ausgeübte Reaktionskräfte einstellen, die gegenüber der Bezugsebene versetzt sind, wodurch durch Zusammenwirken der – in der Bezugsebene verlaufenden – Schließkräfte und der versetzt hierzu verlaufenden Reaktionskräfte maschineninterne Biegemomente induziert werden. Eben eine solche bei bekannten gattungsgemäßen Radialpressen durch maschineninterne induzierte Biegemomente hervorgerufene Veränderung der Pressengeometrie wird in Anwendung der vorliegenden Erfindung dadurch vermieden, dass die erfindungsgemäße Radialpresse eine eine weitere Antriebseinheit und eine zugeordnete Regeleinheit umfassende Kompensationseinrichtung aufweist, wobei (auch) das Antriebselement der weiteren Antriebseinheit zwischen den beiden Strukturelementen wirkt, und zwar im Sinne der Generierung eines dem vorstehend beschriebenen induzierten Biegemoments entgegen gerichteten Kompensationsmoments. Mittels der Regeleinheit wird dabei die weitere Antriebseinheit dergestalt angesteuert, dass die durch sie bereitgestellte, zwischen den beiden Strukturelementen wirkende Kraft dem weiter oben erläuterten Biegemoment und somit der Veränderung der Pressengeometrie entgegenwirkt. Hierdurch wird erreicht, dass selbst bei einem erheblichen Versatz des Werkstücks in Achsrichtung relativ zu der Bezugsebene eine Verformung der Radialpresse, d. h. Veränderung der Pressengeometrie, vermieden wird. Als weitere Folge hiervon ergeben sich in Anwendung der vorliegenden Erfindung selbst dann, wenn das Werkstück, wie dies aufgrund von dessen Geometrie mitunter nicht zu vermeiden ist, in einem erheblichen Maße zu der Bezugsebene versetzt angeordnet in die Radialpresse eingelegt wird, hochgradig zylindrische Pressungen. Das in solchen Fällen unter Verwendung bekannter gattungsgemäßer Radialpressen zu beobachtende leicht oder sogar erheblich konische Verformen des Werkstücks wird auf diese Weise sicher und wirkungsvoll vermieden.
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Indem gemäß der vorliegenden Erfindung eine gesonderte, weitere Antriebseinheit vorgesehen ist, welche mittels mindestens eines Antriebselements aktiv einer Veränderung der Pressengeometrie aufgrund einer relativ zur Bezugsebene versetzten Anordnung des Werkstücks beim Pressen entgegenwirkt, ist sogar möglich, verschiedene Strukturelemente der Radialpresse, die nach dem Stand der Technik die induzierten Biegemomente aufzunehmen haben und somit entsprechend stark dimensioniert sein müssen, um eine nachteilige Verformung der Radialpresse (Veränderung der Pressengeometrie) in tolerablen Grenzen zu halten, schwächer dimensioniert werden als nach dem Stand der Technik. Insoweit können bei geschickter Umsetzung der vorliegenden Erfindung erfindungsgemäße Radialpressen, obwohl sie, wie dargelegt, qualitativ besonders hochwertige Werkstücke herstellen können, leichter ausgeführt sein, als dies nach dem Stand der Technik möglich ist.
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Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kommen durchaus verschiedene Anordnungen der weiteren Antriebseinheit bzw. des mindestens einen Antriebselements der weiteren Antriebseinheit in Betracht, die sich namentlich hinsichtlich der Wirkrichtung des weiteren Antriebselements unterscheiden. So kann insbesondere die Wirkrichtung des weiteren Antriebselements so orientiert sein, dass die von diesem erzeugte, zwischen den beiden Strukturelementen wirkende Kraft eine parallel zur Pressenachse gerichtete Kraftkomponente aufweist, wobei im Extremfall die Wirkrichtung des weiteren Antriebselements sogar im Wesentlichen parallel zur Pressenachse gerichtet sein kann. Eine solche, eine zur Pressenachse parallele Kraftkomponente bereitstellende Orientierung der Wirkrichtung des weiteren Antriebselements begünstig bei typischen Geometrien der in Jochpressenbauweise ausgeführten Radialpressen die beschriebene Generierung eines dem induzierten Biegemoments entgegen gerichteten Kompensationsmoments, wobei man im Hinblick auf eine möglichst kompakte Bauweise der erfindungsgemäßen Radialpresse typischerweise eine solche (zur Bezugsebene geneigte) Integration des weiteren Antriebselements in die Radialpresse bevorzugen wird, bei der die Wirkrichtung des weiteren Antriebselements neben einer parallel zur Pressenachse gerichteten Komponente eine parallel zur Bezugsebene, insbesondere parallel zur Bewegungsrichtung gerichtete Komponente aufweist.
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Zwingend ist indessen nicht, dass die von dem weiteren Antriebselement erzeugte, zwischen den beiden Strukturelementen wirkende Kraft eine parallel zur Pressenachse gerichtete Kraftkomponente aufweist; vielmehr kann die Wirkrichtung des weiteren Antriebselements im Einzelfall auch parallel zur Bezugsebene orientiert sein. Auch eine solche Bauweise hat Vorteile, indem nämlich die Bautiefe der Radialpresse (in axialer Richtung) gering gehalten werden und die Regeleinheit vergleichsweise einfach ausgeführt sein kann.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn die weitere Antriebseinheit zwei auf unterschiedlichen Seiten der Bezugsebene wirksame Antriebselemente umfasst. Denn in diesem Falle kann, in Abhängigkeit von dem Versatz des Werkstücks relativ zu der Bezugsebene in der einen oder aber anderen Richtung zum Zwecke der Kompensation des induzierten Biegemoments und Vermeidung der Veränderung der Pressengeometrie jenes der Antriebselemente der weiteren Antriebseinheit aktiviert werden, das eine solche Kompensationskraft unter gleichzeitiger Verstärkung der durch die (erste) Antriebseinheit bereitgestellten Schließkraft bewirkt bzw. bereitstellt.
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Gemäß einer anderen bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Regeleinheit einen Positionssensor umfasst, welcher die relative Anordnung eines Werkstücks bezogen auf die Bezugsebene ermittelt. Der Positionssensor generiert ein Positionssignal, welches der Regeleinheit zur Verfügung gestellt wird, um aus ihm die für eine wirksame Kompensation des durch den Versatz des Werkstücks induzierten internen Biegemoments erforderliche, durch die weitere Antriebseinheit bereitgestellte Kompensationskraft zu ermitteln.
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Gemäß einer anderen, nicht minder vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist demgegenüber vorgesehen, dass die weitere Antriebseinheit mindestens ein hydraulisches Antriebselement aufweist und die Regeleinheit eine hydraulische Selbstregelung umfasst. Eine hydraulische Selbstregelung in diesem Sinne liegt dann vor, wenn ein geschlossener hydraulischer Regelkreis dergestalt existiert, dass die Beaufschlagung des mindestens einen hydraulischen Antriebselements der weiteren Antriebseinheit über Ventile erfolgt, deren hydraulische Charakteristik (Durchflussverhalten) direkt abhängt von einer Veränderung der Pressengeometrie. Eine beim Schließen der Presse – aufgrund einer zur Bezugsebene versetzten Anordnung des Werkstücks in der Presse – einsetzende Veränderung der Pressengeometrie wirkt unmittelbar auf die hydraulischen Ventile der hydraulischen Selbstregelung dergestalt, dass die weitere Antriebseinheit eine der Veränderung der Pressengeometrie entgegenwirkende Kraft bereitstellt. Die durch die weitere Antriebseinheit bereitgestellte Kompensationskraft ist somit stets genau so groß, wie sie sein muss, um die Veränderung der Pressengeometrie zu verhindern.
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Namentlich dann, wenn keine hydraulische Selbstregelung im Sinne der vorliegenden Erläuterung realisiert ist, kann gemäß einer abermals anderen bevorzugten Weiterbildung der Erfindung die Regeleinheit einen Geometriesensor umfassen, der die Abweichung der Pressengeometrie von einer Sollgeometrie erfasst, wobei das entsprechende Signal in einer Steuerung der weiteren Antriebseinheit verarbeitet wird. Hierzu kann in vorteilhafter Weiterbildung mit einem der beiden Strukturelemente eine Referenzstruktur fest verbunden sein, relativ zu der die Abweichung des anderen Strukturelements von der Sollgeometrie mittels einer Messanordnung ermittelt wird. Vorgesehen sein kann dabei eine berührende Messanordnung, beispielsweise ein Taststift, wie auch eine berührungslose Messanordnung, zum Beispiel ein magnetischer Näherungssensor.
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Eine wiederum andere bevorzugte Weiterbildung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass der weiter oben erläuterte Geometriesensor der Regeleinheit eine optische Vermessung der Pressengeometrie durchführt. In diesem Sinne kann der Geometriesensor beispielsweise eine einen Laser und einen von diesem beaufschlagten optischen Sensor aufweisende berührungslose Messanordnung umfassen. Der optische Sensor kann dabei insbesondere als CCD-Chip ausgeführt sein, wobei die in diesem Chip ermittelte Abweichung des Auftreffpunkts des Laserstrahls von einem Referenzpunkt als Maß für die Verformung, d. h. die Veränderung der Pressengeometrie herangezogen wird. Die weitere Antriebseinheit wird, durch die Regeleinheit gesteuert, in diesem Falle so beaufschlagt, dass der tatsächliche Auftreffpunkt des Laserstrahls auf dem CCD-Chip mit dem Referenzpunkt übereinstimmt.
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Nur der Vollständigkeit halber ist darauf hinzuweisen, dass die weitere Antriebseinheit keineswegs zwingend unmittelbar zwischen den beiden Strukturelementen wirken muss. Dies ist zwar vorteilhaft bei solchen Jochpressen, bei denen (vgl.
DE 4235465 A1 ) Zuganker vorgesehen sind, welche nicht nur der Einleitung der Schließkraft in das mit ihnen fest verbundene Pressenjoch dienen, sondern auch der Führung des betreffenden (typischerweise oberen) Pressenjochs relativ zum anderen (typischerweise unteren) Pressenjoch. Bei anderen Jochpressenbauweisen, namentlich solchen, bei denen das obere Pressenjoch gleitend in einer Führungsstruktur geführt ist, welches fest mit dem das untere Pressenjoch umfassenden Strukturelement verbunden ist, kann die weitere Antriebseinheit so angeordnet sein, dass sie (nur) mittelbar zwischen dem ersten und dem zweiten Strukturelement wirkt, namentlich indem sie einerseits an dem das erste Pressenjoch umfassenden ersten Strukturelement und andererseits an der das zweite Pressenjoch führenden Führungsstruktur angreift.
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Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand eines in schematischer perspektivischer Ansicht veranschaulichten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
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Die in der Zeichnung gezeigte, in Jochpressenbauweise ausgeführte Radialpresse umfasst als wesentliche bauliche Komponenten zwei Strukturelemente, nämlich ein erstes Strukturelement 1 und ein zweites Strukturelement 2. Das erste, ein erstes, unteres Pressenjoch 3 umfassende Strukturelement 1 bildet dabei eine feststehende Basis. Das zweite Strukturelement 2 umfasst ein zweites, oberes Pressenjoch 4. Das obere Pressenjoch 4 ist dabei in einer Bewegungsrichtung A, welche in einer auf der Pressenachse 5 senkrecht stehenden Ebene verläuft, relativ zu dem unteren Pressenjoch 3 bewegbar. Hierzu sind mit dem oberen Pressenjoch 4 zwei Zuganker 6 fest verbunden, welche sich parallel zueinander in der Bewegungsrichtung A erstrecken und in dem unteren Pressenjoch 3 gleitend verschiebbar geführt sind. Die beiden Zuganker 6 sind Teil einer Antriebseinheit. Sie sind im Bereich ihrer unteren Enden an ein Antriebselement angeschlossen, welches in dem die Basis bildenden unteren Strukturelement 1 untergebracht ist und mittels dessen das obere Pressenjoch 4 – über die Zuganker 6 – auf und ab bewegbar ist.
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Die beiden Pressenjoche 3 und 4 bilden zwischen sich und zwischen den beiden Zugankern 6 einen Aufnahmeraum 7 aus, der zur Aufnahme eines – nicht gezeigten – Presswerkzeugs bestimmt ist, welches mehrere konzentrisch um die Pressenachse 5 herum angeordnete Pressbacken umfasst, von denen sich zumindest zwei über Gleitflächen dergestalt gleitend auf Gegenflächen 8 der Pressenjoche 3 und 4 abstützen, dass die Relativbewegung der Pressenjoche 3 und 4 in Bewegungsrichtung A in eine Radialbewegung der Pressbacken in Richtung auf die Pressenachse 5 umgesetzt wird.
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In diesem Umfang entspricht das in der Zeichnung veranschaulichte Ausführungsbeispiel einer Radialpresse nach der vorliegenden Erfindung dem hinlänglich bekannten Stand der Technik, so dass es weiterer Erläuterungen nicht bedarf.
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Die gezeigte Radialpresse verfügt weiterhin über eine Kompensationseinrichtung 9, welche einer Veränderung der Pressengeometrie insbesondere dann, wenn ein zu pressendes Werkstück in die Radialpresse nicht in die durch die Achsen 10 der beiden Zuganker 6 aufgespannte Bezugsebene (bzw. nicht symmetrisch zu der Bezugsebene), sondern vielmehr zu dieser Bezugsebene axial versetzt eingelegt wird, entgegenwirkt. Die Pressengeometrie wird dabei durch die geometrischen Beziehungen der beiden Pressenjoche 3 und 4 relativ zueinander bestimmt mit Ausnahme des sich bestimmungsgemäß und betriebsbedingt – unter Nutzung der Antriebseinheit – ändernden Abstandes der beiden Pressenjoche 3 und 4 in Bewegungsrichtung A. Die Kompensationseinrichtung 9 umfasst u. a. eine weitere Antriebseinheit 11 mit zwei weitere Antriebselementen 12 jeweils in Form einer hydraulischen Zylinder-Kolben-Einheit 13. Jede der beiden hydraulischen Zylinder-Kolben-Einheiten 13 wirkt dabei zwischen dem ersten Strukturelement 1 und dem zweiten Strukturelement 2. Hierzu ist der jeweilige Zylinder 14 an einer Konsole 15 angelenkt, die einen strukturellen Bestandteil des ersten Strukturelements 1 bildet, und der jeweilige Kolben 16 an einem an dem oberen Pressenjoch angeformten Ansatz 17. Bei der gezeigten Ausführungsform sind die beiden weiteren Antriebselemente 12 spezifisch orientiert, indem durch die Neigung der Zylinder-Kolben-Einheiten 13 ihre jeweilige Achse (Wirkrichtung) mit der Bezugsebene einen Winkel einschließt.
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Durch den – relativ zu der Bezugsebene in axialer Richtung vorgegebenen – Versatz der Angriffspunkte der beiden Zylinder-Kolben-Einheiten 13 an dem oberen Pressenjoch 4 lässt sich durch Beaufschlagung der Zylinder-Kolben-Einheiten 13 auf das obere Pressenjoch 4 ein Kompensationsmoment um eine in der Bezugsebene liegende horizontale Achse generieren. Durch die Anpassung der Beaufschlagung der Zylinder-Kolben-Einheiten 13 an ein Moment, welches im Falle des zu der Bezugsebene axial versetzten Einlegens eines zu pressenden Werkstücks in die Radialpresse zwischen den beiden Strukturelementen 1 und 2 induziert wird, dergestalt, dass das generierte Kompensationsmoment dem Betrage nach gleich groß ist wie das induzierte Moment, aber zu diesem entgegengesetzt gerichtet ist, wird eine Veränderung der Pressengeometrie bei außermittiger, d. h. außerhalb der Bezugsebene erfolgender Beanspruchung der Presse unterbunden. Durch ihre spezifische Neigung stellen die Zylinder-Kolben-Einheiten 13 eine zwischen den beiden Strukturelementen wirkende Kraft mit einer parallel zur Pressenachse gerichteten Kraftkomponente bereit, was zusätzlich für die Generierung eines Kompensationsmoments genutzt werden kann.
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Die Beaufschlagung der Zylinder-Kolben-Einheiten 13 wird durch eine der weiteren Antriebseinheit 9 zugeordnete, in der Basis untergebrachte Regeleinheit im Sinne der Erzeugung bzw. Bereitstellung des für die beschriebene Momentenkompensation erforderlichen Kompensationsmoments gesteuert, so dass im Ergebnis die weiteren Antriebselemente 12, durch die Regeleinheit gesteuert, mit einer solchen Kraft auf das erste und das zweite Strukturelement 1 bzw. 2 einwirken, dass das hierdurch generierte Kompensationsmoment einem Moment entgegenwirkt, das sich beim Pressen infolge einer außerhalb der Bezugsebene erfolgenden Einwirkung der von einem Werkstück auf die Pressbacken ausgeübten Reaktionskraft auf die Pressbacken einstellt.
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Die Regeleinheit umfasst einen Geometriesensor 18, der über eine optische Vermessung die Abweichung der Pressengeometrie von einer Sollgeometrie erfasst. Der Geometriesensor 18 umfasst eine berührungslose Messanordnung in Form eines lagefest mit dem oberen Pressenjoch 4 verbundenen Lasers 19 und eines von diesem beaufschlagten, lagefest mit dem unteren Pressenjoch 3 verbundenen optischen Sensors 20. Letzterer umfasst einen CCD-Chip und erzeugt ein für eine mögliche Verformung der Radialpresse, d. h. eine Abweichung der Pressengeometrie von der Sollgeometrie repräsentatives Signal, das in einer der weiteren Antriebseinheit 11 zugeordneten Steuerung im Sinne der weiter oben erläuterten Beaufschlagung der Zylinder-Kolben-Einheiten 13 verarbeitet wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 4135465 [0002]
- DE 4235465 A1 [0013]
