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Kniehebelpresse, deren Kniehebelwerk von einem Kolben eines Arbeitszylinders
antreibbar ist
Die Erfindung betrifft eine Kniehebelpresse, deren Kniehebelwerk
von einem Kolben eines Arbeitszylinders antreibbar ist.
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Bei einer derartigen, z.B. in der DRP 670 334 beschriebenen
Kniehebelpresse wird der Kolben unter der Einwirkung einer Steuervorrichtung von
einer Hydraulikflüssigkeit wechselseitig beaufschlagt, um den Pressenbär oder Stößel
aus der Ruhelage in die Arbeitslage und wieder zurück in die Ruhelage zu bewegen,
wobei der Arbeitshub der Presse stets der gleiche ist.
Bei mechanisch
angetriebenen Kniehebelpressen ist es beispielsweise durch die DRP 833 58o bekannt
geworden, den Arbeitsdruck und damit auch den Hub durch einen verstellbaren Anschlag
für das Kniehebelwerk zu verändern.
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Diese Art der Hubverstellung wird auch bei Kniehebelpressen angewendet,
deren Antriebsmittel Druckluft ist. Wird hier der hubbegrenzende Anschlag am Kniehebelwerk
beispielsweise so eingestellt, daß der Kolben nur den halben Weg im Zylinder zurücklaufen
kann, so bleibt der Kolben mitten im Zylinder stehen. Beim Hin- und Herlaufen des
Kolbens muß jeweils eine Seite drucklos, also entlüftet sein, so daß die vor dem
Kolben im Zylinderraum befindliche Druckluft ins Freie ausströmt. Steht nun der
durch den Anschlag begrenzte Kolben in der Mitte des Zylinders, so ist auch der
vor ihm befindliche zuvor vollständig mit Druckluft gefüllte Raum vollständig entlüftet
worden. Eine Hälfte des Zylinders, die vom Kolben bei der vorstehend beschriebenen
Einstellung nicht durchlaufen wird, wird also immer neu gefüllt, ohne daß dabei
der Mehraufwand an Druckluft irgendwelche Arbeit leistet.
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Diese Art der Hubverstellung bringt also einen die Wirtschaftlichkeit
einer Kniehebelpresse stark beeinträchtigenden Mehrverbrauch an Druckmedium bzw.
bei Verwendung von Hydraulikflüssigkeit als Druckmedium unnötig hohe Umschaltzeiten
mit sich.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine neue, aus
Kolben, Arbeitszylinder und einer Steuerung für den Arbeitszylinder bestehende Antriebsvorrichtung
für eine Kniehebelpresse zu schaffen und derartig auszubilden, daß eine einfache
und sichere sowie leistungssparende Verstellmöglichkeit des Arbeitshubes und damit
des Pressenstößelhubes gegeben ist, wobei auch die Verstellmittel so auszubilden
und anzuordnen sind, daß sie von der eine Kniehebelpresse bedienenden, in aller
Regel sitzenden Person leicht betätigbar sind, ohne daß die Person dabei von ihrem
Arbeitsplatz aufstehen oder gar das Pressengehäuse öffnen muß.
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Diese Aufgabe ist bei einer Kniehebelpresse, derer: Kniehebelwerk
von einem von einem Druckmedium wechselseitig beaufschlagten Kolben antreibbar ist,
gemäß der Erfindung dadurc' gelöst, daß der mit einer Steuervorrichtung versehene
Arbeitszylinder des Kolbens längenveränderlich ausgebildet und über manuell betätigbare
Einstellmittel zwischen einem maximalen und einem minimalen Hubraum stufenlos verstellbar
ist. Hierbei besteht der Arbeitszylinder vorzugsweise aus zwei gegeneinander bewegbaren
Zylinderteilen, von denen das eine Zylinderteil mit dem Pressengehäuse und das andere
Zylinderteil mit den aus dem Pressengehäuse herausführenden Einstellmitteln verbunden
ist.
Nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist
der Arbeitszylinder eine den Kolben aufnehmende Hülse, die an ihrem einen Ende von
einem Zylinderboden verschlossen ist, und an ihrem anderen Ende einen in der Hülse
auf- und abbeweglich gelagerten Zylinderkopf aufweist, der in eine, eine mit dem
Kolben verbundene Kolbenstange führende, als-Spindel ausgebildete Hülse übergeht,
die mit dem Zylinderraum kommunizierende Kanäle und eine mit den Einstellmitteln
in Eingriff stehende Mutter aufweist, welche von einem konzentrisch angeordneten,
mit dem Zylinderboden verspannten Lagerkörper gehalten ist.
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Auf diese überraschend einfache Weise wird eine leicht und exakt bedienbare,
das Kniehebelwerk nicht beanspruchende und damit praktisch verschleii;freie stufenlose
Hubverstellung für den Pressenstößel erreicht, die zudem leistungssparend da bei
verkleinertem Hub auch der Hubraum des Arbeitsz-linders verkleinert ist und dementsprechend
weniger Druckmedium fair seine Füllung benötigt, was auch zu kürzeren Füllunis-
und Entleerungszeiten führt. Durch diese Art der Hubverstellung wird also auch die
Arbeitsgeschwindigkeit und insbesondere auch die Arbeitsgenauigkeit der Presse in
günstiger Weise beeinflußt.
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Ist der Arbeitszylinder stehend im Pressengehäuse angeordnet, so befinden
sich die auf den Zylinderkopf einwirkenden, nach
außen geführten,
vorzugsweise mit einem Handrad versehenen Einstellmittel in Reichweite der Hände
einer vor der Presse sitzenden Bedienungsperson, so daß die Presse jederzeit einfach
und schnell den erforderlichen Arbeitsleistungen angepaßt werden kann.
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Nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung sind die Einlaß- bzw.
Auslaßöffnungen für das Druckmedium im Zylinderboden und in der die Kolbenstange
lagernden Hülse angeordnet, so daß die das Druckmedium führenden Leitungen beim
Aus- und Einfahren der Kolbenstange keine nennenswerten Bewegungen mehr auszuführen
brauchen, was sich auf die Arbeitsgeschwindigkeit und die Lebensdauer in günstiger
Weise auswirkt.
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Ist das Druckmedium Luft, so sind als Steuervorrichtungen für den
Arbeitszylinder jeweils mit Schnellentlüftungsventilen versehene Dreiwege-Magnetventile
vorgesehen, von denen das die Ruhestellung des Kolbens steuernde Magnetventil im
spannungslosen Zustand geöffnet, das die Arbeitsstellung des Kolbens steuernde Magnetventil
im spannungslosen Zustand geschlossen ist.
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Dies hat den Vorteil, daß bei Stromausfall der Pressenstößel in seiner
Ruhelage gehalten oder in seine Ruhelage überführt wird, und daß schnellschaltende
Magnetventile mit kleinen
Durchlaßbohrungen verwendet werden können,
was zu größeren Schaltgeschwindigkeiten der Steuervorrichtung führt.
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Um die Unfallverhütungsvorsehriften einhalten zu können, muß nämlich
die Stopp- bzw. Umschaltgeschwindigkeit einer Presse kleiner als die bei etwa 12o
ms liegende Greifzeit der Bedienungsperson sein, so daß die durch sog. Nachgreifen
verursachten Unfälle mit Sicherheit vermeidbar sind. Zu diesem Zwecke ist die größere
Kolbenfläche des im Arbeitszylinder geführten Kolbens dem die Ruhestellung des Kolbens
steuernden Magnetventil zugeordnet, so daß die Rückführung des Kolbens schneller
als seine Überführung in die Arbeitsstellung erfolgt. Damit werden Stopp- und Umsteuerzeiten
erzielbar, die bei etwa 4o ms liegen, so daß sich als weiterer Vorteil die Anwendung
einer nicht zur Erfindung gehörenden lichtelektrischen Steuerung für die Presse
ergibt. Um ein druckloses Absinken. des Pressenstößels zum Zwecke der Werkzeugeinstellung
und damit ein genaues und vor allem gefahrloses Einstellen zu ermöglichen, ist das
die Ruhestellung des Kolbens steuernde Magnetventil und sein zugeordnetes Schnellentlüftungsventil
über einen Beipaß mit einem die Zufuhr des Druckmediums ein- und ausschaltenden
Drehschieberventil verbunden.
Anstelle eines Druckschieberventils,
an dem sowohl die das Druckmedium zuführende Leitung als auch der Beipaß angeschlossen
sind, können auch zwei normale "Auf"- und "Zu"-Hähne verwendet werden. In diesem
Falle bleibt bei normalem Betrieb der Kniehebelpresse der der Druckleitung zugeordnete
Hahn geöffnet, während der dem Beipaß zugeordnete Hahn geschlossen bleibt. Beim
Ablassen des Pressenstößels, z.B. -uni Zwecke der Werkzeugeinstellung, sind die
Einstellungen umgekehrt.
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Die Kanäle der die Kolbenstange führenden Hülse sind der Kolbenstange
zugewandte Nuten, wobei die Hülse an dem dem Kolben zugewandten Ende eine mit einem
auf der Kolbenstange angeordneten Dichtungskörper korrespondierende konzentrische
Ausnehmung sowie eine einen Beipaß zur Ausnehmung bildende Bohrung aufweist.
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Hierdurch ergibt sich am oberen Totpunkt des Kolbens - also bei seiner
Überführung in seine Ruhelage - ein kurzzeitiges Luftpolster, das lediglich durch
den Beipaß entweichen kann, so däß eine eine Hartlage des Kolbens verhindernde Pufferung
auf einfachste Weise erzielbar ist.
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Alles Nähere über die Erfindung ergibt sich aus der nachfolgenden
Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung, auf der ein Ausführungsbeispiel der
Kniehebelpresse gemäß der Erfindung
dargestellt ist. Im einzelnen
zeigen Figur 1 einen Längsschnitt durch eine Kniehebelpresse mit einem Arbeitszylinder
gemäß der Erfindung, Figur 2 einen Schnitt gemäß der Linie II II in Figur 1, Figur
3 eine schematische Darstellung der Steuervorrichtung des Arbeitszylinders der Kniehebelpresse
gemäß Figur 1, Figur 4 einen Schnitt durch die Verstelleinrichtung des Arbeitszylinders
in vergrößertem Maßstab und Figur 5 eine andere Ausführungsform einer Einzelheit.
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Im oberen Teil eines Gehäuses 1 einer in Figur 1 mehr oder weniger
schematisch dargestellten Kniehebelpresse 2 ist ein n-,'_nen Pressenstößel 3 auf-
und abbewegendes Kniehebelwerk belagert, das aus den Kniehebelpaaren 5, 6 und 7,
8 besteht. Am Kraftangriffspunkt 1o greift eine Kolbenstange 11 an, die mit einem
in einem Arbeitszylinder 12 geführten Kolben 13 verschraubt ist.
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Der Arbeitszylinder besteht aus einer den mit Dichtungsringen 14 und
15 versehenen Kolben 13 aufnehmenden Hülse 16 (vgl. Figur 4), die an ihrem unteren
Ende von einem Zylinderboden 17 verschlossen ist, der mittels eines Bolzens 18 am
Gehäuse 1
der Kniehebelpresse schwenkbeweglich gelagert ist und
eine Öffnung 2o für den Ein- bzw. Auslaß des Druckmediums aufweist.
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Die annähernd senkrecht stehende Hülse 16 weist an ihrem oberen Ende
einen auf- und abbeweglich gelagerten, mit einem Dichtring 21 versehenen Zylinderkopf
22 auf, der in eine als Spindel ausgebildete Hülse 23 übergeht, in der die verhältnismäßig
schlanke, lediglich auf Zugbeanspruchung berechnete Kolbenstange 11 geführt ist.
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Die Hülse weist an ihrem unteren Ende und zwar im Bereiche des Zylinderkopfes
eine Aussparung 25 auf, die einen am unteren Ende der Kolbenstange angeordneten
Dichtkörper 26 aufzunehmen im Stande ist. Ferner sind der Kolbenstange zugewandte
Kanäle 27 vorgesehen, die eine Verbindung zwischen einer Öffnung 28 (vgl. Figur
1) in der Hülse und dem oberhalb des Kolbens 13 befindlichen Zylinderraum schaffen.
Im Zylinderkopf im Bereiche der Aussparung 25, die keine Kanäle 27 aufweist, ist
eine als Beipaß für die Aussparung wirkende, die genannten Kanäle mit dem Zylinderraum
verbindende Bohrung 3o vorgesehen; vgl. Figur Eine mit einem Tellerrad 31 fest verbundene
Mutter 32 sitzt auf der als Spindel ausgebildeten Hülse und stützt sich auf einem
auf der Hülse 16 liegenden Druckstück 33 ab. Die Mutter
wird von
einem im Querschnitt viereckigen Lagerkörper 34 gehalten, der, wie Figur 2 zeigt,
mittels einer Schraubverbindung 35 mit dem Zylinderboden 17 verspannt ist. Eine
Abschlußplatte 36(vgl. Figur 1) sichert einen Dichtring 37 auf der Hülse 23.
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Mit dem Tellerrad 31 steht ein Kegelrad 38 (vgl. Figur 2) in Eingriff,
das auf einer durch das Gehäuse 1 ragenden Welle 39 befestigt ist, die gleichzeitig
ein als Handrad ausgebildetes Stellmittel 4o trägt. Die Welle 39 ist in einer Traverse
41 des Lagerkörpers 34 drehbar gelagert. Durch Drehen des Einstellmittels 4o im
Uhr- oder Gegenzeigersinne wird über das Kegelrad 38 auch das Tellerrad 31 und damit
die Mutter 32 im Gegen- bzw. Uhrzeigersinne verdreht und damit die als Spindel ausgebildete
Hülse 23 und damit der Zylinderkopf 22 in Bezug auf Figur 1 abwärts bzw. aufwärts
bewegt. Auf diese Weise ist der Hubraum des Arbeitszylinders zwischen einem maximalen
und einem minimalen Hubraum stufenlos verstellbar. Damit ist über die mit dem Kolben
13 verbundene Kolbenstange 11 und das Kniehebelwerk 5 bis 8 auch der Hub des Pressenstößels
3 zwischen einem maximalen und einem minimalen Hub - beim vorliegenden Ausführungsbeispiel
etwa zwischen 8 und 65 mm - stufenlos verstellbar.
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Nunmehr sei die Steuervorrichtung für den Arbeitszylinder beschrieben,
die, wie Figur 3 zeigt, aus mit den als Anschlußstutzen
ausgebildeten
Öffnungen 2o und 28 verbundenen, mit Schnellentlüftungsventilen 43 und 44 kombinierten
Dreiwege-Magnetventilen 45 und 46 besteht. Das die Ruhestellung des Kolbens steuernde
Magnetventil 45 ist im spannungslosen Zustand geöffnet und das die Arbeitsstellung
des Kolbens steuernde Magnetventil 46 ist im spannungslosen Zustand geschlossen,
so daß normalerweise der Kolben 13 die in Figur 3 dargestellte Ruhelage einnimmt.
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Von einer hier nicht dargestellten Druckquelle führt eine Leitung
50 zu einem von Hand betätigbaren Drehs,hieberventil 51, von dem die Leitungen
52 und 53 zu den Magnetventilen 45 und 46 führen. Das die Ruhestellung des Kolbens
13 steuernde Magnetventil 45 mit seinem Schnellentlüftungsventil 4i ist durch die
als Beipaß wii#ii#ande, zum Drehschieberventil 51 führende Leitung 54 überbrückt.
Über den Beipaß und eine Leitung 55 kann bei entsprechender Einstellung des Drehschieberventils
51 der Arbeitszylinder entlüftet und damit der Kolben 13 in Bezug auf Figur 3 abgesenkt
werden.
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Die größere Kolbenfläche des im Arbeitszylinder geführten Kolbens
13 ist, wie Figur 3 zu entnehmen ist, dem die Ruhestellung des Kolbens steuernden
Magnetventil 45 zugeordnet, so daß die in Bezug auf Figur 3 aufwärts gerichtete
Bewegung des Kolbens und damit die Überführung des Pressenstößels 3 in die Ruhestellung
schneller durchführbar ist als die Überführung
des Pressenstößels
in seine nicht dargestellte Arbeitsstellung.
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Die Stromversorgung für die Magnetveriti 1e 45 und 46 sowie die elektrische
bzw. elektronische Steuerung der Kniehebelpresse -i iid, da nicht zur Erfindung
gehörig, weder beschrieben noch dargestellt.
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Der Vollständigkeit halber sei lediglich erwähnt, daß als Stoßdämpfer
für die abwärts gerichtete Bewegung des Kolbens 13 im Zylinderboden 17 ein Ring
56 (Figur 3) aus elastischem Kunststoff vorgesehen ist, während eine Stoßdämpfung
bei der aufwärts gerichteten Bewegung des Kolbens 13 durch das beim Eintritt des
Dichtkörpers 26 in die Aussparung 25 kurzfristig entstehende Luftpolster hervorgerufen
wird, das lediglich durch die als Beipaß wirkende Bohrung 3o im Zylinderkopf 22,
und damit über die Kanäle 27, die Öffnung 28 und das Schnellentlüftungsventil 44
entweichen kann. Die in Figur 3 als gesonderte Bauteile angedeuteten Schnellentlüftungsventile
43 und 44 können selbstverständlich in den als Anschlußstutzen ausgebildeten Öffnungen
2o und 28 des Zylinderbodens 17 bzw. der Hülse 23 angeordnet sein. Auch kann das
Drehschieberventil 51 durch zwei getrennte Ventile oder Hähne 56 und 57 ersetzt
werden, wie dies in Figur 5 dargestellt ist.