DE10222536A1

DE10222536A1 - Presse mit einem hydraulisch angetriebenen Stempel

Info

Publication number: DE10222536A1
Application number: DE2002122536
Authority: DE
Inventors: Andreas Lauke; Martin Schmeink; Mark Morbach
Original assignee: L Schuler GmbH
Current assignee: L Schuler GmbH
Priority date: 2002-05-17
Filing date: 2002-05-17
Publication date: 2003-11-27

Abstract

Presse (10) mit einem hydraulisch angetriebenen Stempel (100), wobei zwischen dem Hydraulikantrieb (11) und dem Stempel (100) eine mechanische Übersetzung angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Presse mit einem hydraulisch angetriebenen Stempel.
Aus dem Stand der Technik sind hydraulisch angetriebene Pressen bekannt, bei denen der Stempel direkt von einem oder mehreren Hydraulikzylindern angetrieben wird. Nachteilig bei diesen hydraulisch angetriebenen Pressen ist jedoch, dass sie eine relativ hohe Antriebsleistung benötigen. Ferner haben solche Pressen vom konstruktiven Aufbau her eine relativ geringe Steifigkeit, so dass sie, um mit hohen Presskräften betrieben werden zu können, zusätzlich versteift werden müssen.
Die Erfindung hat die Aufgabe, eine Presse der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass zukünftig eine geringere Antriebsleistung benötigt wird.
Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe durch eine Presse mit einem hydraulisch angetriebenen Stempel, der zwischen dem Hydraulikantrieb und dem Stempel eine mechanische Übersetzung besitzt. Durch die Kombination des hydraulischen Antriebes mit einer auf den Stempel wirkenden mechanischen Übersetzung kann der hydraulische Antrieb zukünftig kleiner ausgelegt werden, so dass dadurch eine geringere Antriebsleistung als bisher benötigt wird. Somit müssen zukünftig geringere Hydraulikdrücke erzeugt werden als bisher, wodurch die Betriebskosten reduziert werden können. Außerdem ist durch die Verwendung einer mechanischen Übersetzung zukünftig bei gleichem Stempelhub wie bisher ein geringerer Hub des hydraulischen Zylinders als bisher erforderlich.
Vorteilhafterweise kann die Übersetzung durch mindestens einen Kniehebel realisiert werden. Auf diese Weise lässt sich die Übersetzung durch eine relativ einfache Konstruktion umsetzen. Der Einsatz eines Kniehebels benötigt auch nur relativ wenig bewegliche Teile, wodurch die Betriebssicherheit und der Verschleiß, also die zu wartenden Teile, der Presse reduziert werden.
Der mindestens eine Kniehebel kann durch ein Verbindungselement mit dem hydraulischen Antrieb, vorzugsweise mit seinem Zylinder, verbunden sein. Durch Verwendung dieses Verbindungselementes kann die gesamte Bauhöhe der Presse reduziert werden, was besonders dann vorteilhaft ist, wenn der Ort, an dem die Presse aufgestellt werden soll, nach oben hin begrenzt ist.
Vorteilhafterweise kann der Oberschenkel des mindestens einen Kniehebels als ein dreieckförmiges Bauteil ausgebildet sein, in dessen Ecken jeweils ein Gelenk angeordnet ist, sodass der mindestens eine Kniehebel drei Gelenke aufweist, wobei er mit einem Gelenk mit dem Pressengestell verbunden ist und somit zur Versteifung der Pressenkonstruktion beiträgt.
Die Unterschenkel des mindestens einen Kniehebels können mindestens nahezu vertikal ausgerichtet sein, wenn der Stempel den unteren Umkehrpunkt erreicht.
Vorteilhafterweise können die Unterschenkel des mindestens einen Kniehebels mit der Horizontalen einen Winkel von maximal 45° bilden, wenn der Stempel den oberen Umkehrpunkt erreicht.
Wenn der Abstand der Anbindungspunkte der Unterschenkel auf dem Stempel zwischen 3500 mm und 4100 mm betragen, wird bei einer großen dem Werkzeug zugewandten Druckfläche ein optimales Biegemoment im Stempel erzielt.
Wenn das Übersetzungsverhältnis von Zylinderhub zu Stempelhub 80% beträgt, ist das Biegemoment im Kopfstück der Presse und im Stempel stark reduziert.
Um die Leistungen der hydraulischen Pumpen zu reduzieren, kann die Presse mit einem Druckspeicher ausgerüstet sein. Da das Speichervolumen eines Druckspeichers begrenzt ist, ist es vorteilhaft, wenn mehrere Druckspeicher zu einer Batterie zusammengefasst werden.
Kostengünstige Druckspeicher sind beispielsweise Blasenspeicher, die vorteilhafterweise mit Stickstoff als Speichermedium betrieben werden.
Beim Einsatz eines Hydraulikspeichers liegt die maximale Kraft der Presse in einem Bereich zwischen 150 mm und 300 mm vor dem unteren Umkehrpunkt.
Vorteilhafterweise kann die Geschwindigkeit des Hydraulikantriebes programmierbar sein.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Presse anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert.
Im Einzelnen zeigen:
Fig. 1 eine Vorderansicht einer erfindungsgemäßen Presse;
Fig. 2 eine Prinzipskizze der Presse aus Fig. 1;
Fig. 3 ein Hub-Zeit-Diagramm;
Fig. 4 ein Geschwindigkeits-Zeit-Diagramm.
Fig. 1 zeigt eine Presse 10 mit einem hydraulischen Antrieb 11, der über Kniehebel 12 auf einen Stempel 100 wirkt. Die Kniehebel 12 weisen einen Oberschenkel 13 und einen Unterschenkel 14 auf, die mittels eines Gelenks 18 miteinander verbunden sind. Die Kniehebel 12 sind durch ein Verbindungselement 15 mit dem hydraulischen Antrieb 11 verbunden. Die Oberschenkel 13 sind als dreieckförmige Bauteile ausgebildet, die in ihren Eckpunkten Gelenke 17, 18 und 19 aufweisen und durch das Gelenk 17 am Pressengestell beweglich gelagert sind. Durch die dreieckförmige Ausgestaltung des Oberschenkels 13 und seine Verbindung mit dem Pressengestell wird die gesamte Pressenkonstruktion zusätzlich versteift, was sich besonders beim Aufbringen großer Presskräfte positiv bemerkbar macht. Die Unterschenkel 14 sind über Anbindungsstellen 16 mit dem Stempel 100 verbunden. Wenn der Abstand der Anbindungsstellen 16 in einem Bereich zwischen 3500 und 4100 mm beträgt, weist der Pressenstempel ein optimales Biegemoment auf. Vorteilhafterweise ist der hydraulische Antrieb 11 mit einem hier nicht näher dargestellten Druckspeicher verbunden, damit die benötigte Antriebsleistung reduziert werden kann. Der Druckspeicher kann als ein mit Stickstoff gefüllter Blasenspeicher ausgeführt sein.
Fig. 2 zeigt den prinzipiellen Aufbau der Presse aus Fig. 1. Während des Pressvorganges bewegt sich der Antrieb 11 nach unten, wodurch der linke Oberschenkel 13 im Uhrzeigersinn und der rechte Oberschenkel 13 entgegen des Uhrzeigersinns gedreht werden. Die Oberschenkel 13 sind in den Lagern 17 am Pressengestell gelagert. Der Abstand zwischen den beiden Lagern 17 sollte möglichst weit auseinander liegen, um das Biegemoment im Kopfstück zu reduzieren. Zwischen den Lagern 19 und den Lagern 17 wird eine Linie 20 aufgespannt und zwischen den Lagern 17 und 18 wird eine Linie 21 aufgespannt. Das Längenverhältnis der beiden Linien 20 und 21 bestimmt das Übersetzungsverhältnis des Kniehebels. Je größer dieses Übersetzungsverhältnis ist, umso geringer ist der erforderliche Zylinderhub, der einen bestimmten Stempelhub bewirken soll. Zwischen den Gelenken 19 und 18 wird eine Linie 22 aufgespannt. Um möglichst wenig Kraft auf den Hydraulikantrieb aufbringen zu müssen, ist es anzustreben, dass die Linie 22 und der Unterschenkel 14 möglichst bald nach Beginn des Pressvorgangs in einer Linie ausgerichtet werden. Im unteren Umkehrpunkt sollten die Linie 21 und der Unterschenkel 14 fast in einer Linie ausgerichtet sein. Dadurch wird ebenfalls die auf den hydraulischen Antrieb aufzubringende Kraft reduziert. Um optimale Ergebnisse beim Pressvorgang erzielen zu können, sollten die Unterschenkel 14 im unteren Umkehrpunkt mindestens nahezu vertikal ausgerichtet sein. Im oberen Umkehrpunkt sollte zwischen den Unterschenkeln 14 und der Horizontalen ein Winkel von maximal 45° gebildet werden. Die Anbindungsstellen der Unterschenkel 14 an den Pressenstempel 100 sollten sich in einem Abstand von 3500 mm bis 4100 mm befinden. Durch diesen Abstand wird auch bei einer großen Stempelfläche ein günstiges Biegemoment im Stempel 100 erzeugt. Durch die Anordnung der Verbindungselemente 15 zwischen dem hydraulischen Antrieb 11 und dem Oberschenkel 13 kann durch die nach unten geneigte Anordnung der Verbindungselemente 15 die gesamte Bauhöhe der Presse 10 reduziert werden.
Die Fig. 3 und 4 zeigen als gestrichelte Linie 30 und 40 den Hub-Zeit-Verlauf und den Geschwindigkeits-Zeit-Verlauf des Hydraulikkolbens und als durchgezogene Linie 31 und 41 den Hub- Zeit-Verlauf und den Geschwindigkeits-Zeit-Verlauf des Stempels. Wegen der durch den Kniehebel 12 erzeugten Übersetzung muss der Hydraulikkolben einen geringeren Hub mit einer geringeren Geschwindigkeit zurücklegen als der Stempel 100, sodass der Hydraulikantrieb 11 kleiner ausgelegt werden kann, als dies ohne Kniehebel 12 erforderlich wäre.

Claims

1. Presse (10) mit einem hydraulisch angetriebenen Stempel (13), dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Hydraulikantrieb (11) und dem Stempel (100) eine mechanische Übersetzung angeordnet ist.

2. Presse (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Übersetzung mindestens einen Kniehebel (12) aufweist.

3. Presse (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Kniehebel (12) durch ein Verbindungselement (15) mit dem Hydraulikantrieb (11) verbunden ist.

4. Presse (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Oberschenkel (13) des mindestens einen Kniehebels (12) drei Gelenke (17, 18, 19) aufweist.

5. Presse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterschenkel (14) des mindestens einen Kniehebels (12) mindestens nahezu vertikal ausgerichtet sind, wenn sich der Stempel (100) im unteren Umkehrpunkt befindet.

6. Presse (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterschenkel (14) des mindestens einen Kniehebels (12) mit der Horizontalen einen Winkel von maximal 45° bilden, wenn sich der Stempel (100) im oberen Umkehrpunkt befindet.

7. Pressen (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand der Anbindungsstellen (16) der Unterschenkel (14) mit dem Stempel (100) zwischen 3500 mm und 4100 mm beträgt.

8. Presse (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Übersetzungsverhältnis von Zylinderhub zu Stempelhub 80% beträgt.

9. Pressen (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass sie mit mindestens einem Druckspeicher ausgestattet ist.

10. Presse (10) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Druckspeicher als ein Blasenspeicher ausgeführt ist.

11. Presse (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass bei Verwendung eines Hydraulikspeichers die maximale Presskraft in einem Bereich zwischen 150 mm und 300 mm vor dem unteren Umkehrpunkt liegt.

12. Presse (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Geschwindigkeit des Hydraulikantriebes programmierbar ist.