DE1577219A1 - Schwungrad-Spindelpresse - Google Patents

Description

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Patentanwalt 23, Juni

Dipl. Phys. Dr.Waither Dunius _ * _T .« Hannover, Abbestr. 20 '

Aktenzeichen: P 15 77 219.7
Anmelder : Chepos ..·
Mein Zeichen: 1004

Schwungrad-Spindelpresse

Die Erfindung betrifft eine Schwungrad-Spindelpresse mit einer im Preßbären drehbar gelagerten und axial verschiebbaren Spindel und einer die Spindel umfassenden, frei drehbar und axial unverstellbar im Pressengestell angeordneten, mit einer !Treibscheibe fest verbundenen Mutter.

Es sind bereits Schwungrad-Spindelpressen bekannt, bei welchen die Mutter mit dem vom Hauptantrieb der Presse angetriebenen Schwungrad verbunden oder direkt als ein Seil dieses Schwungrades ausgebildet ist. Spindelpressen dieser Bauart haben eintn großen Nachteil, der darin besteht, daß das Schwungrad in der oberen Totlage

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des Pressbären abgebremst und dessen Drehsinn für den nächsten Arbeitsgang reversiert werden muß. Dadurch entstehen große Verluste der im Schwungrad gespeicherten kinetischen Energie. In der oberen Endlage der Spindel, bzw. des Presebären, wird dabei der Energieträger, also das Schwungrad, mittels einer Backenbremse auf null abgebremst. Dabei wird ein beträchtlicher Teil der im Schwungrad gespeicherten Energie über die Backenbremse in Wärme umgesetzt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schwungrad-Spindelpresse zu schaffen, welche eine maximale Ausnutzung der im Schw^ungrad gespeicherten kinetischen Energie ermöglicht. Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß die Mutter mit einem zylindrischen, einen Hohlzapfen bildenden Ansatz versehen ist, auf dem das auf der Spindel axial verschiebbar angebrachte Schwungrad frei drehbar gelagert ist und mindestens mit einem Teil seiner Oberfläche auf der gegenüberliegenden Oberfläche der koaxial angeordneten Treibscheibe ruht, wobei beide gegenüberliegenden Oberflächen der Treibscheibe und des Schwungrades eine Druckkammer bilden.

Ein Ausführungßbeispiel einer Spindelpresse gemäß der Erfindung ist in den Zeichnungen schematisch dargestellt. Anhand dieses Ausführungebeispieles ist die Erfindung nachstehend näher erläutert. Ee zeigen:

Pig. 1 eine Gesamtansicht der Schwungrad-Spindelpresse,

Pig. 2 eine Teilansicht des Preesenantriebes im teilweisen Schnitt,

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Pig. 3 ein anderes Ausführungsbeispiel des Pressenantriebes, ebenfalls im teilweieen Schnitt,

Wie aus den Fig. 1 und 2 ersichtlich ist» enthalt oiiie erfindun^sgemäße Schwungrad-Spindelpresse ein Press2Λ-gestell 11 mit Tisch 12 und eine frei drehbare im Iressbären 13 gelagerte Spindel 14. Die Spindel 14 umfasst eine im Pressengestell 11 drehbar und in axialer Richtung ortsfest angeordnete Mutter 15» Ein Teil der Mutter 15 ist als ein hohler zylindrischer Zapfen 16 ausgebildet, worauf ein Schwungrad 17 frei drehbar gelagert ist, Der überteil 18 der Spindel 14· ist mit axialen linien 19 versehen, um das mit einem Zentralloch 20 entsprechender Form versehene Schwungrad 17 aufnehmen zu können. Auf diese Weise ist das Schwungrad 17 undrehbar mit der Spindel 14 verbunden und auf deren überteil 18 axial verschiebbar. Jtit der Mutter 15 ist eine Treibscheibe 21 fest verbunden, die infolge ihrer leichten Bauweise ein minimales Tra-ghe its moment aufweist. Die !reibscheibe 21 ist mit einem von d_wer Aueeenseite mit Muten versehenen und für eine Reibverbindung mit dem Antrieb bestimmten Ansatz 22 versehen. Das gleichachsig über der Treibscheibe 21 angeordnete Schwungrad 17 ruht auf deren Überfläche, solange sich die Presse im Stillstand befindet. Um einen guten Reibungskontakt zwischen den gegenüberliegenden Flächen des Schwungrades 17 und der Treibscheibe 21 zu erreichen, ist entweder die Oberfläche der Treibscheibe 21 oder die des Schwungrades 17 mit einem kreisförmigen Reibbelag 23 versehen, wobei eine direkte Berührung der beiden gegenüberliegenden Flächen verhindert iet, zwischen welchen ein von

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Bad

dem Reibbelag 23 umschlossener, als Druckkammer 24 ausgebildeter Hohlraum entsteht. Die Druckkammer 24 ist mit Drucklufteintritteöffnungen 25 versehen. In Pig. 2 eind diese Drucklufteintritt·öffnungen 25 in dem Körper der Antriebescheibe 21 gebildet. Für die Zuführung von Druckluft in die Druckkammer 24 ist eine Leitung 26 vorgesehen. Als eigentlicher Preesenantrieb dient eine Reibrolle 27, die direkt an der Achse des Elektromotors 29 angebracht und mit derselben derart lösbar verbunden ist, daß sie frei drehbar ist, wenn der Elektromotor 29 ausgeschaltet wird. Die Reibrolle 27 steht in Reibungsverbindung mit dem Ansatz 22 der Treibscheibe 21 und weist für diesen Zweck dem Ansatz 22 entsprechende Nuten auf. Gegen die Innenseite des Ansatzes 22 wirkt eine Reibungsbremse 28. Eine ähnliche Reibungsbremse 30 wirkt gegen den Aussenumfang des Schwungrades 17 und behindert, wenn notwendig, dessen Drehbewegung. Die Wirkungsweise beider Bremsen 28 und 30 ist im weiteren Teil der Beschreibung enthalten.

Die Wirkungsweise der Presse ist wie folgt:

In Fig. 1 und 2 ist beim Ausführungsbeispiel die Auegangslage mit dem Pressbären 13 in seiner oberen Totlage dargestellt. Wenn der Elektromotor 29 eingeschaltet wird, dann setzt die drehende Reibrolle 27 die Treibscheibe 21 in Drehbewegung und dadurch auch die Mutter 15. Die Drehbewegung der Treibscheibe 21 wird auf das auf dem Reibbelag 23 ruhende Schwungrad 17 und

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weiter auf die Spindel 14 übertragen. Der Pressbär verbleibt jedoch weiterhin in seiner oberen Totlage, da die iiutter 15 gemeinsam mit der Spindel 14 in demselben Sinn und mit der gleichen Geschwindigkeit gedreht wird. Die Presse ist nun arbeitsbereit.

Der eigentlich Arbeitsgang der Presse wird nun wie folgt ausgelöst:

Mittels eines in der Zeichnung nicht dargestellten Ventils sowie über die Leitung 26 und Drucklufteintrittsöffnungen 25 wird Druckluft der Druckkammer 24 zugeführt. Die Druckluft füllt die Druckkammer 24 zwischen der gemeinsam rotierenden Treibscheibe 21 und Schwungrad 17 und beginnt das Schwungrad 17 auf dem mit Nuten versehenen Oberteil 18 der Spindel 14 zu heben. In diesem Augenblick entsteht ein Spalt zwischen dem Umfang der Treibscheibe 21, gegebenenfalls des Reibbelages 23» und des Schwungrades 17 und das gehobene Schwungrad verbleibt in dieser Lage schwebend auf einem Luftkissen, solange die Pressluft der Druckkammer 24 zugeführt wird· Die überflüssige Pressluft entweicht durch den Spalt zwischen dem Reibbelag 23 und dem Schwungrad 17· In dieser Weise wird also der Reibungskontakt zwischen der Treibscheibe 21 und dem Schwungrad 17 unterbrochen» Infolge der gespeicherten kinetischen Energie setzt jedoch das Schwungrad 17 seine Umdrehungen fort. Es ist offensichtlich, daß zwischen der Mutter 15 und der Spindel 14 keine relative Drehbewegung besteht, solange die Treibscheibe 21 zusammen mit dem Schwungrad 17 zwangläufig gedreht wird. Demzufolge verbleibt auch

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der Pressbär 1 3 in seiner oberen Totlage. Wenn nun die Stromzuführung zum Elektromotor 29 unterbrochen und die !Treibscheibe 21 mit Mutter 15 mittels Reibungsbremse 28 in Stillstand gebracht wird, setzt das auf einem luftkissen schwebende Schwungrad 17 infolge seiner in sich gespeicherten kinetischen Energie seine Umdrehungen fort, wodurch die Spindel 14 in eine zur Mutter 15 relative Drehbewegung gesetzt wird, und de^r mit dem unteren Teil der Spindel 14 verbundene Pressbär 13 seinen eigentlichen Arbeitshub beginnt. Die kinetische Energie des Schwungrades 17 wird völlig an dem zu formenden Teil entladen. Sobald der Arbeitsgang beendet wurde und das Schwungrad 17 seine Umdrehungen in der unteren Totlage des Pressbären 13 stillgesetzt hat, wird das stets noch auf dem Luftkissen schwebende Schwungrad 17, und dadurch auch die Spindel 14» festgehalten und in einer weiteren Drehbewegung behindert. Nachher wird an der Treibscheibe 21 die Bremse 28 gelüftet, der Elektromotor 29 wieder in Gang gesetzt und die Reibrolle 27 setzt wieder die Treibscheibe 21 und dadurch auch die Mutter 15 in Drehbewegung, in derselben Drehrichtung wie zuvor. Auf diese Weise hebt die Mutter 15 den Pressbären 13 in seine obere Totlage, d.h. in seine Ausgangelage. Diese Aufwärtsbewegung des Pressbären 1 3 wird durch Ausschalten der Zuführung von Pressluft in die Druckkammer 24 beendet. Dadurch wird das Schwungrad 17 wieder mit dem Reibbelag 23 und dadurch mit der Treibscheibe 21 in Berührung gebracht, die Reibungsbremse 30 am Schwungrad 17 wieder gelöst und dieses wird wieder von der sich drehenden Treibscheibe mitgenommen. Es ist offensichtlich, daß nunmehr keine relative Drehbewegung zwischen der Spindel 14 und der

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Lütter 15 besteht, indem sich die Spindel 14 und die butter 15 in demselben Sinn und mit der gleichen Geschwindigkeit drehen. Infolgedessen verbleibt also die Spindel 14 axial unbeweglich, und dadurch auch der Pressbär 13. Die Maschine ist in dieser Weise für den nächsten Arbeitshub bereit, Dieser findet in derselben Art und Weise statt wie bereits beschrieben.

Ee ergibt sich aus d^er Beschreibung, daß die Aufwärte- und Abwärtsbewegung des Pressbären 13 in einer Schwungrad-Spindelpresse gemäi; dieser Erfindung von der relativen Winkelgeschwindigkeit der Mutter 15 und dei¹ Spindel 14 abhängt. Demzufolge ist es, wenn der Bewegungssimides Pressbären 13 reversiert werden soll, nicht notwendig, das Schwungrad 17 abzubremsen und zu rever-sleren, was bei anderen Schwungrad-Spindelpressen dieser Pauweise notwendig ist.

Ein anderer großer Vorteil einer Schwungrad-Spindelpresse gemäß die^ser Erfindung besteht in einer erhöhten Betriebssicherheit, die besonders beim Einstellen von V/erkzeugen von großer Bedeutung ist. Wenn nun beim Einstellen der Presswerkzeuge das obere Werkzeug dem unteren genähe^rt-werden soll, ist es bei einer erfindungsgemäßen Presse nicht notwendig, die schweren Schwungmassen des Schwungrades 17 in Umdrehungen zu bringen, um dem Pressbären einen Hub zu erteilen. Viel sicherer wird diese Arbeit dadurch vorgenommen, daß die Umdrehungen des die Treibscheibe 21 drehenden Elektromotors 29 reversiert werden und die Llutter 15 im umgekehr-

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ten Sinne gedreht wird, während das Schwungrad 17 im Stillstand auf den Luftkissen ruht. Da infolge der leichten Bauweise der Treibscheibe 21 praktisch keine kinetische Energie in derselben gespeichert werden kann, ist die Möglichkeit eines Unfalles während der Werkzeugeiris teilung beträchtlich herabgesetzt.

An der Schwungrad-Spindelpresse bekannter Bauweise stellt ein Abdrehen der Spindel 14 eine große Gefahr und eine Ursache von Störungen und Unfällen dar. Das gelöste Schwungrad hat schon in manchen Fällen ernste Unfälle der Bedienung und Störungen der Maschine verursacht. Diese Gefahr ist bei einer erfindungsgemäßen Presse praktisch ausgeschlossen, weil das Schwungrad 17 am Zapfen 16 der Mutter 15 gelagert ist. Ϋ/enn es nun zu einer Störung der Spindel 14 kommt, verbleibt das Schwungrad 17 auf dem Zapfen 16 und kann sich nicht lösen. Deswegen erfordert eine erfindungsgemäße Presse keine Schutzkörbe und andere Schutzabdeckungen für das Schwungrad.

Was die Herstellungskosten, die Betriebssicherheit und Betriebseigenschaften betrifft, übertrifft die Schwungrad-Spindelpresse gemäß dieser Erfindung alle bisher bekannten Spindelpressen. Wenn eine Servoeteuerung für diese Presse verwendet wird, wird die Beanspruchung der Bedienung beträchtlich herabgesetzt. Die Presse kann auch einfach durch eine Programmsteuerung gesteuert werden, an welcher die gewünschte Pormänderungsarbeit

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in einfacher Weise eingestellt und dadurch vorgewählt werden kann.

Es ist offensichtlich, daß die bisherige Beschreibung nur eine beispielsweise Ausführung der erfindungsgemäßen Presse enthält. Es besteht die Möglichkeit verschiedener Abänderungen, welche vom Wesen der Erfindung nicht abweichen. Einige Beispiele dieser Abänderungen sollen im folgenden erwähnt werdeni

Aus der in Pig. 2 dargestellten Ausführung der Erfindung ist es ersichtlich, daß das Volumen der Druckkammer 24 grundsätzlich von der Dicke des Reibbelagee 23 abhängt. Es ist selbstverständlich, daß die Druckkammer 24 durch eine Aussparung einer der gegenüberliegenden Wandle der !reibscheibe 21 und des Schwungrades 17 direkt gebildet oder vergrößert werden kann.

Gemäß einer anderen Ausführung der Schwungrad-Spindelpresse ist es nicht notwendig, das Schwungrad 17 mit einer Bremse zu versehen, und zwar dann, wenn die kinetische Energie des Schwungrades 17 in der dem Werkstück erteilten Formarbeit völlig entladen wurde, flachdem die Mutter 15 in Umdrehungen gesetzt war,leisten die schweren Massen des Schwungrades 17 einen ausreichenden Widerstand, um nicht in Umdrehungen versetzt zu werden.

Eine andere Ausführung der vorliegenden Erfindung ist

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in Pig. 3 dargestellt. Eine Presse dieser Ausführung ist weder mit einer Reibungsbremse 30, noch mit einer Reibungsbremse 28 ausgestattet. Es muß jedoch ein Antrieb mit variablen umarehungen angewendet werden, z.B.

ein polumschaltbarer iuotor. Ee soll nochr.als darauf hingewiesen werden, daß auch ein kleiner Unterschied zwischen der relativen Geschwindigkeit der Mutter 15 und der Spindel 14 eine axiale Verschiebung der Spindel 14 und dadurch auch des Pressbären zur Polge hat. Je größer der Unterschied zwischen der Geschwindigkeit der Spindel- und Mutterumdrehungen ist, desto höher ist die Geschwindigkeit der axialen Verschiebung der Spindel 14 und des Pressbären 13.

Wie ebenfalls in Pig. 3 dargestellt ist, kann der Antrieb der Treibscheibe auch durch andere iLittel als Reibrolle 27 erfolgen, z.B. durch Treibriemen oder Zahnrad.

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Claims (5)

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   Patentansprüche

   Schwungrad-Spindelpresse mit einer im Pressbaren drehbar gelagerten, axial verschiebbaren Spindel und einer die Spindel umfassenden, frei drehbar und axial unverstellbar im Pressengestell angeordneten, mit einer Treibscheibe fest verbundenen kutter, dadurch gekennzeichnet,

   daß die kutter (15) mit einem zylindrischen, einen iiohlzapfen (1o) bildenden Ansatz versehen ist, auf welcnem das aui der Spindel (14) axial verschiebbar angebrachte Schwungrad (17) frei drehbar gelagert ist und mindestens mit einem Seil seiner Obei'fläche auf der ,,egenuberliegenden Oberfläche der koaxial uii. eordneten !'reibscheibe (21 ) ruht, wobei beide ^e^enuberliet.enden Oberflächen der Treibscheibe (21) und des Schwungrades (17) eine Druckkammer (24) bilden.
2. 2. Schwungrad-Spindelpresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

   dai3 die Druckkammer (24) zwischen den gegenüberliegen den Oberflächen der Treibscheibe (21) und des Schwung rades (17) durch einen, mindestens auf einer der gegenüberliegenden Oberflächen angebrachten kreisringförmigen Reibbelag (23) begrenzt ist.
3. 3. Schwungrad-Spindelpresse nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,

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   daß die Druckkammer (24) zwischen den gegenüberliegenden Oberflächen der Treibscheibe (21) des Schwungrades (17) durch Aussparung mindestens einer dieser Oberflächen gebildet ist.
4. 4·. Schwungrad-Spindelpreese nach den Ansprüchen 1,2 und 3,

   dadurch gekennzeichnet,

   daß die Druckkammer (24) mindestens mit einer an eine Druckmedium-Zuführungsleitung (26) angeechloesenen Eintrittsöffnung (25) versehen ist.
5. 5. Schwungrad-Spindelpresse nach den Ansprüchen 1 bie 4» dadurch gekennzeichnet,

   daß der Antrieb der [^reibscheibe (21 ) von einem polumschaltbaren Elektromotor abgeleitet ist.

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