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Kurbelpresse, Stanze od. dgl. mit hydraulischem Antrieb Es sind Kurbelpressen
bekannt, bei denen die auf den Stößel wirkende Kurbelwelle von einem hydraulischen
Antriebsmotor angetrieben ist, wobei für die Leerwege eine auf diesen wirkende Kapselpumpe
verwendet wird. Diese Anordnung hat sich jedoch nicht bewährt, weil eine Kapselpumpe
nicht genügend schnell steuerbar ist und große Anforderungen an das Betriebsmedium
stellt.
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Nach der Erfindung ist nunmehr an Stelle der Kapselpumpe eine Propellerpumpe
mit verdrehbaren Blättern vorgesehen. Eine solche Pumpe hat gegenüber einer Verdrängerpumpe
große Vorteile. Sie ist robust, weil sie keine Ventile und keine gleitenden Teile
hat, entspricht in ihren Drücken den Abdichtungsverhältnissen eines Drehkolbens
und läßt sich schnell und sicher steuern. Die Propellerpumpe ist dauernd angetrieben,
und die Blätter werden zur Umkehrung des Druckmittelstromes aus einer Mittelstellung
nach beiden Richtungen verdreht. In der Mittelstellung schließen die Blätter der
Propellerpumpe den Durchgang für die Flüssigkeit ab. Die Regulierung der Fördermenge
ist durch einfache Änderung des Anstellwinkels der Blätter möglich. Die Pumpe selbst
wird also zum Steuerungsorgan und steuert die Flüssigkeit mit geringster Beanspruchung.
Während des Stillstandes des Pressenstößels stehen die Blätter der Propellerpumpe
in Mittelstellung und fördern nicht. Sie drehen sich wie eine geschlossene Scheibe
im Öl. Die Leistungsaufnahme des Antriebsmotors ist entsprechend gering. Die Fördermenge
und die Druckverhältnisse der Propellerpumpe passen außerordentlich gut zu denen
einer Kreiselpumpe. Beide Pumpen können auf einen gemeinsamen Drehkolben wirken.
Der hydraulische Antriebsmotor wird dadurch einfach und betriebssicher. Die Leistung
der Propellerpumpe reicht für die meisten Stanzteile, Präge-, Hochstell- und flache
Ziehteile aus.
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In weiterer Ausbildung der Erfindung ist das Laufrad der Propellerpumpe
mit einer Entlastungsscheibe versehen, deren Stirnflächen entsprechend der Stellung
der Blätter wechselweise unter dem Pumpendruck stehen. Dadurch wird der Axialschub
der Propellerpumpe ausgeglichen.
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Die Verstellung der Blätter der Propellerpumpe geschieht über einen
mehrflügeligen Drehkolbenmotor, der zweckmäßig im Innern der Entlastungsscheibe
untergebracht ist. Im Drehkolbenmotor ist ein Steuerschieber, der den Zutritt des
Druckmittels zu den Räumen des Drehkolbenmotors steuert. Auf diese Weise entsteht
eine robuste kurze Bauform. Außerdem ist eine Einrichtung für die willkürliche Einstellung
von kleinen Liefermengen vorhanden. Damit kann der Stößel kurz vor dem Auftreffen
auf das Werkzeug abgebremst werden.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben,
und zwar zeigt Fig. 1 den Antrieb einer Kurbelpresse schematisch, größtenteils im
Schnitt, Fig. 2 einen Schnitt durch die Nabe der Propellerpumpe nach der Linie A-B
in Fig. 1, Fig. 3 einen Schnitt durch den Verstellmotor der Propellerpumpe nach
der Linie C-D in Fig. 1, Fig. 4 in größerem Maßstab die Abwicklung des Steuerteiles
des Steuerschiebers.
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Die Propellerpumpe 1 wird vom Elektromotor 2 angetrieben und fördert
über Leitungen 3 und 4 in den Drehkolbenmotor. Der Drehkolbenmotor besteht aus einem
Drehkolbengehäuse 5, einem Drehkolben 6 und einer Trennwand 7. Die Trennwand teilt
den Drehkolbenmotor in den Drehkolbenraum 9 und 10. Der Drehkolben ist auf die Kurbelwelle
8 aufgekeilt. 11 ist das Pleuel, 12 der Pressenstößel. Im Arbeitskreis, bestehend
aus Propellerpumpe, Drehkolbenmotor und den verbindenden Leitungen 3 und 4 befindet
sich die Flüssigkeit, z. B. Öl. Diese wird im Betrieb von der Propellerpumpe von
einem Drehkolbenraum in den anderen abwechselnd verschoben und treibt dadurch den
Drehkolben 6 bzw. die Kurbelwelle 8 pendelnd an. Der durch den Drehkolben 6 beschriebene
Winkel ist ein Maß für den Stößelweg.
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Das Laufrad der Propellerpumpe weist eine Nabe 14
auf, in der
sechs Blätter 15 verdrehbar gelagert sind. In der Mittelstellung schließen die Blätter
den Durchgang für das Öl ab. Zur Verdrehung der Blätter ist auf der Welle jedes
einzelnen Blattes ein Kegelrad 16 aufgekeilt. Alle sechs Kegelräder greifen in das
Gegenrad
17, das auf der Welle 18 des vierflügeligen Verstellmotors
19 aufgekeilt ist. Die einzelnen Flügel des Verstellmotors werden durch Zwischenwände
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voneinander getrennt. Es entstehen dadurch jeweils vier addierend wirkende
Druckräume 21 bzw. 22. Die Bewegung des Verstellmotors wird vom Steuerschieber 23
bestimmt. In Fig. 4 ist in größerem Maßstab die Abwicklung des Steuerteiles von
Steuerschieber 23 dargestellt. 24 sind drallartig durchgefräste Hohlkehlen für das
Entlastungsöl, 25 sind Nuten, denen das Drucköl von einer (nicht dargestellten)
Steuerpumpe über die Leitung 26, Bohrung 27 und Querbohrungen 28 zugeführt wird.
Bei einer Längsverschiebung des Steuerschiebers in der einen Richtung strömt das
Drucköl z. B. über die Bohrungen 29 des Verstellmotors in die Druckräume 21, während
die Räume 22 über Bohrungen 30 des Verstelhnotors, Hohlkehlen 24, Bohrung
31 bzw. Bohrung 32 und 33 mit der Atmosphäre in Verbindung stehen. Der Verstellmotor
dreht sich, bis die Bohrungen 29 überdeckt werden. Bei einer Verschiebung des Steuerschiebers
in der anderen Richtung strömt das Drucköl in die Druckräume 22, während die Räume
21 drucklos sind.
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Der Steuerschieber 23 ist im Laufrad des Verstellmotors 19 gelagert
und gegenüber diesem nur längs verschieblich. Die Warze 34 bewirkt, daß sich der
Steuerschieber mit dem Laufrad drehen muß. Der Steuerschieber ist mit dem Ritzel
35 drehbar verbunden, das Ritzel selbst auf den Vorsteuerkolben 36 geschraubt. Die
Längsverschiebung des Steuerschiebers 23 ist auf zwei Arten möglich: Einmal durch
die Längsverschiebung des Vorsteuerkolbens 36 und zum anderen durch das Ritzel35,
das sich beim Drehen auf dem feststehenden Vorsteuerkolben hin oder her schraubt.
Zu diesem Zweck ist mit dem Ritzel eine Zahnstange 37 im Eingriff, die durch den
Elektromagnet 38 nach rechts oder den Elektromagnet 39 nach links gezogen werden
kann. Der Vorsteuerkolben wird durch das Umsteuerventi140 und den Druckschalter
41 gesteuert. In der gezeichneten Stellung sind die Blätter der Propellerpumpe
in Mittelstellung, und der Pressenstößel steht still.
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Beim Einrücken der Presse zieht der Elektromagnet 42 den Kolben 43
des Druckschalters gegen die Wirkung der Feder 44 nach oben und das Öl strömt von
der Steuerpumpe über die Leitungen 45, 46 47 in den oberen Kolbenraum 48. Der Vorsteuerkolben
wird gegen die Wirkung der Mittelstellungsfedern 49 nach unten gedrückt. Die Blätter
der Propellerpumpe werden aus der Mittellage verdreht und fördern dadurch Öl von
dem einen Drehkolbenraum in den anderen.
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Kurz vor dem Auftreffen des Werkzeuges auf das Werkstück läuft die
Nocke 50 auf einen Endschalter 51, der je nach Drehrichtung der Kurbelwelle entweder
den Elektromagnet 38 oder 39 betätigt und über die Zahnstange 37 das Ritzel 35 im
Sinne einer Verkleinerung des Anstellwinkels der Blätter der Propellerpumpe verdreht.
Der Elektromagnet kann beispielsweise nach Ablauf eines Zeitrelais wieder stromlos
werden, so daß die Zahnstange in ihre Ausgangslage zurückkehren kann. Beim Auftreffen
des Werkstücks auf das Werkzeug wird dem Pressenstöße112 plötzlich ein großer Widerstand
entgegengesetzt. Der Druck im Druckraum des Drehkolbenmotors steigt an und wirkt
über die Leitung 52 oder 53 auf den Druckschalter 41. Der Kolben 43 wird durch das
Druckstück 54 oder 55 gegen die Wirkung des Elektromagnets 42 nach unten gedrückt.
Die Leitung 45 wird abgesperrt und die Leitung 46 über die Leitung 70 mit der Atmosphäre
verbunden. Die Mittelstellungsfeder 49 drückt das Öl aus dem Kolbenraum 48. Die
Blätter der Propellerpumpe gehen in Mittelstellung. Die Zugkraft des Elektromagnets
42 ist so ausgelegt, daß der Kolben 43 erst dann bewegt werden kann, wenn der Widerstand
gegen den Pressenstößel 12 die Leistung der Propellerpumpe übersteigt. In diesem
Falle kommt eine (nicht dargestellte) Hochdruckpumpe über die Leitungen 56 und 57
zur Wirkung.
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Wenn die Kurbelwelle den unteren Totpunkt erreicht hat, hört der Widerstand
gegen den Pressenstößel auf. Der Druck im Druckraum des Drehkolbenmotors sinkt und
der Elektromagnet zieht den Kolben 43 wieder an. Die Blätter der Propellerpumpe
werden in bereits beschriebener Weise wieder verdreht und die Wirkung der Hochdruckpumpe
ausgeschaltet.
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Die Nockenscheibe 58 läuft mit der Kurbelwelle 8 um. Bei Beginn des
Hubes entfernt sich der Nocken von der Rolle 59 des Waagebalkens 60, um schließlich
am Ende des Hubes auf die Rolle 61 aufzulaufen. Der Waagebalken wird umgeschaltet
und zieht dabei den Kolben 62 des Umsteuerventils 40 nach oben. Ein Federbolzen
63 schnappt unter der Wirkung der Feder 64 von der Nut 65 in die Nut 66 und hält
den Kolben in der oberen Stellung fest.
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Beim Arbeiten im Dauerlauf mit der Presse strömt das Steueröl über
die Leitungen 45, 46 und 67 in den unteren Kolbenraum 68. Der Vorsteuerkolben 36
wird über die Mittelstellung hinaus nach oben gedrückt und das Öl aus dem
Kolbenraum 48 über Leitungen 47 und 69 verdrängt. Die Blätter der Propellerpumpe
werden über die Mittelstellung hinaus in die andere Richtung verdreht. Die Förderrichtung
der Pumpe wird umgekehrt, der Drehkolben pendelt in entgegengesetzter Richtung für
den neuen Stößelhub. Beim Arbeiten im Einzelhub wird mit dem Umschalten des Waagebalkens
der Elektromagnet 42 stromlos, der Kolben 43 fällt ab, sperrt die Steuerpumpe ab,
und der Vorsteuerkolben 36 wird unter der Wirkung der Feder 49 in die Mittelstellung
gebracht. Das Öl aus dem Druckraum 48 kann über die Leitungen 47, 46
und
70 abfließen.
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Das Laufrad der Propellerpumpe ist zum Ausgleich des Axialschubes
mit einer Entlastungsscheibe 71 versehen, deren Stirnflächen entsprechend der Stellung
der Pumpenblätter wechselweise unter dem Pumpendruck stehen. Zu diesem Zweck ist
der Pumpenraum 72 über die Leitung 73 mit dem Entlastungsraum 74 verbunden.