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Einscheiben-Spindelpresse Die Erfindung bezieht sich auf eine Spindelpresse
mit einer im Pressengestell gelagerten,umsteuerbaren Gewindespindel geringer Eigenschwungmasse
und einem nur zum Arbeitshub mit der Gewindespindel gekuppelten Schwungrad.
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Bekanntlich liegt der Vorteil der Spindelpressen gegenüber den anderen
Pressenarten,bei denen der ausnutzbare Preßweg,die Druckkraft, sowie die Preß-und
Rückzugsgeschwindigkeit durch die Abmessungen und die Umlaufgeschwindigkeit der
Kurbel bestimmt sind,darin,daß der Jeweilige Arbeitshub,d.h.die Summe der Längen
eines Preßhubes und einesgzur Einspeicherung der hierzu erforderlichen Preßarbeit
in die mit der Gewindespindel verbundenen Schwungmassen ausreichenden-Speicherhubes,im
Bereich des maximal möglichen Hubes des Preßstempels beliebig verschoben werden
kann.
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Die eingespeicherte Schwungenergie muß in den Teilabschnitten des
-Preßhubes den jeweiligen Preßwiderständen zugeordnet unter entsprechenden Geschwindigkeitverlusten
bis zum Stillstand im Sollendpunkt des Preßhubes verbraucht sein; ein eventueller
ueberschuß an Schwungenergie muß abgebremst werden,während ein su Wenig vor dem
Sollendpunkt verbraucht ist und infolge des unvollendeten Preßhubes zusätzliche
Nacharbeit bedingt. Der Vorteil der beliebigen Verlagerung des Preßhubes z z.B.zur
Bearbeitung von Werkstücken
bzw. der Verwendung von Werkzeugen,
welche sehr unterschiedliche Höhen aufweisen,wird jedoch-bei den üblichen Spindelpressen
durch einen sehr niedrigen Wirkungsgrad erkauft,da die mit der Gewinde--spindel
verbundene Schwungmasse auch zum Rückzug aus dem Sollendpunkt des Preßhubes bis
in die obere Anfangsstellung beschleunigt und wieder abgebremst werden muß,ohne
Nutzärbeit Ieisten zu können.Dies bedingt eine Begrenzung der Rückzugsgeschwindigkeit
etwa auf die Maximale Arbeitsgeschwindigkeit bei entsprechend niedrigen Hubzahlen
Je Zeiteinheit.
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Die Einspeicherung der Schwungenergie erfolgt bei Reibscheiben-oder
Vincent-Pressen über eine mit der Gewindespindel gekuppelte Schwung-bezw.Ritzelscheibe
entsprechend großer Schwungmasse, an die je nach Hubrichtung eine, von zwei motorisch
innerhalb eines begrenzten Bereiches ihres Drehzahlschlupfes angetriebene Reibscheiben
angepreßt werden.Durch die unterschiedliche Dauer des Reibschlusses zwischen der
Reibscheibe für den krbeitshub und der dadurch aus dem Stillstand beschleunigten
Ritzel-Schwungscheibe kann in dieser eine der Anfangspreßgeschwindigkeit entsprechende
Schwungenergie für die jeweilige Preßarbeit gespeichert werden.Die hohen,kurzen
Spitzen des Arbeitsbedarfes für den Arbeits- und den Rückhub werden durch die Antriebs-Reibscheiben
auf "eine etwa gleichbleibende Leistung des Elektromotors vergleichmäßigt.Da jedoch
bei jedem Beschleunigungsvorgang eine etwas größere Anlaufarbeit als die eingespeicherte
Schwungenergie in Form von Reibungsarbeit verloren geht, entstreht neben dem Verschleiß
zugleich die Schwierigkeit grosse Wärmemengen abführen zu müssen.
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Bekannt sind jeweils mit annähernd konstanter Drehzahl in einer Drehrichtung
umlaufende Einscheiben-Reibungskupplungen, welche speziell für die Abführung großer
Wärmemengen gebaut sind (Deutsche Patentanmeldung E 1481 Ib/58).Solche werden für
Kurbelpressen benötigt,bei denen die kurbel mit ihren relativ sehr grossen Schwungmassen
im oberen Totpunkt eingekuppelt und in kürtaster Zeit bis zum Beginn des Preßhubes
auf die Umfangsgeschwindigkeit der Reibungskupplung beschleunigt werden muß,
während die Preßarbeit und der Rückhub bis etwa zur Hälfte unter
Haftreibung und anschließend im letzten Viertel der Eurbeldrehung unter Verschleiß
und Erwärmung diese abgebremst werden muß.Verschleißfrei arbeiten Spindelpressen
nur,wenn die Schwungräder von reversierbaren Elektromotoren angetrieben werden (z.B.nach
DBP 975.909),bei denen die bei der Beschleunigung oder elektrischen Abbremsung der
mit der Schwungscheibe gekuppelten Spindel bei Jedem Arbeits-oder Rück-Hub erzeugte
Verlustwärme im elektrischem Antrieb erzeugt wird,aus diesen aber relativ leicht
abgeführt werden kann. Da Jedoch die Größe eines Elektromotors im Wesentlichen durch
die Erwärmung bestimmt ist,sind solche reversierbaren Elektromotoren nachteilig
sehr groß und entsprechend aufwendig.
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Ferner ist es bei einer Spindelpresse für den Schmiedebetrieb bekannt,eine
Gewindespindel geringer Eigenschwungmasse über zwei Zahnkupplungen umzusteuern und
lediglich zum Arbeitshub über eine im Stillstand einrückbare und wega;bhängig' tsrückbare
Bolzenkupplung mit dem Schwungrad zu kuppeln. Infolge eines zwischen der Bolzenkupplung
und dem Schwungrad angeordneten pneumatischen Schwenkzylinders als Luftpolsterkissen
wird di£'rSchwungrad von der auf Arbeitshub geschalteten Gewinde spindel reibungslos
aus dem Stillstand beschleunigt und die im Luftkissen entstehende Verlustwärme mit
der Leckluft abgefffhrt.Ausser diesem Schwungrad weist diese Spindelpresse noch
ein zweites Schwungrad au,welches durch einen Elektromotor kontinuierlich in einer
Drehrichtung angetrieben ist und wie die Reibscheiben oder die Schwungräder der
Eurbelpressen in einem begrenzten Schlupfbereich der Drehzahl umläuft,um die hohen
Bedarfsspitzen bei den Hüben zu vergleichmäßigen.In der Praxis fand Jedoch diese
Schmiedepresse keine Anwendung,da mit der offenbarten Ausführung die Vorteile einer
hydraulischen Schmiedepresse mit Treibvorrichtung (ß.B.nach DRP 617.873),welche
die Einregulierung praktisch gleichgrosser Arbeitshublängen und einer hohen Schlagzahl
gestatten,nicht erreicht werden konnte.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe sugrunde,die Nachteile der bekannten
Spindelpressen zu vermeiden und insbesondere eine moderne, wenig aufwändige Spindelpresse
zu schaffen,welche eine wesentlich grössere Schwungenergie bereit hält,als die jeweilige
Preßarbeit erfordert und in Verbindung mit wegabhängigen Steue,rungen- kürzeste
Nachlaufwege bei geringstmöglicher Streuung dieser Weglängen im absoluten Maßstab
sowie ebenso kurze Anhubwege und-damit hohe Schlagzahlen in der Zeiteinheit zu erreichen
gestattet.
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Die erfindungsgemäße Ausfuhrung der Spindelpresse ist gekennzeichnet
durch ein einziges Schwungrad im Antrieb der Spindelpresse, welches frei drehbar
koaxial zur Gewindespindel gelagert,von einem Elektromotor kontinuierlich in einer
Drehrichtung innerhalb eines begrenzten Schlupfbereiches seiner Drehzahl angegeben
und zum Arbeitshub als Hälfte einer zweiten Hälfte einer Reibungskupplung auf der
ewin espindel geringer Schwungmasse mit dieser unmittelbar kuppelbar ist.
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Die Erfindung bietet viele wesentliche Vorteile,je nachdem,wie die
erfindungsgemäße Ausführung mit bekannten Mitteln vereinigt angewandt ist.Eine Reibungskupplung
zwischen Gewindespindel und Schwungrad überträgt durch Haftreibung schlußf- und
reibungsfrei den gesamten Jeweilig benötigten Preßenergiebedarf während eines Preßhubes
und kann mit allen bekannten Arten der Steuerungen,insbesondere der wegabhängigen,bei
geeigneter Ausführung fast momentan über einen sehr geringen Winkelweg entkuppeln,sodaß
nur die äusserst geringe Schwungenergie der Gewindespindel bei entsprechend verkleinerten
Nachlaufwegen und bei geringstmöglicher Streuung dieser Weglängen im absoluten Maßstabe
verbraucht werden muß.Damit gelangen Nachlaufwege und Streuung in Bereiche@die bisher
nur mit Treibapparaten günstigstenfalls erzielbar waren.Andererseita kann auf ebensc
kurzen Anhubwegen die Gewinde spindel unter entsprechend geringen Reibungsverlusten
auf die der Preßgeschwindigkeit entsprechende Winkelgeschwindigkeit des Schwungrades
be-.
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schleunigt werden.Hierdurch ergibt sich ein bisher bei Spindelpressen
nicht
erreichbares optimales Verhältnis von Preßhublänge zur kürzestmöglichen Arbeitshublänge
sowie bei einem gesonderten,schnellwirkenden Rückzugantrieb sehr hohe Schlagzahlen
in der Zeiteinheit.
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Durch entsprechende wegabhängige Steuerungen und einer Haltebremse
kann der obere Stillstandspunkt des Preßstempels beliebig innerhalb des maximal
möglichen Hubes verschoben werden.Vorteilhaft wird hierbei gleichzeitig die Reibungskupplung
für den Arbeitshub ausgeschaltet und die Rückhubkupplung eingeschaltet,sodaß der
Preßstempel sofort durch den Stillstand hindurch umgesteuert wird.
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Da die Preßstempelgeschwindigkeit wahrend des Preßhubes nur eine dem'Schlupf
der Schwungraddrehzahl entsprechenden Schwankung unterliegt,ergibt sich eine für
viele Warmverformungsarbeiten vorteilhafte Preßgeschwindigkeit'durch welche die
Berührungsdauer der warmen Werkstücke mit den Werkzeugen verkürzt und deren Standdauer
erhäht wird.
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Diese günstigen Eigenschaften der erfindungsgemässen SpindelpresQe
ergeben auch für' andere Verwendungsarten wesentliche Vorteile.So kann bei einer
Verlängerung der Spindelpresse bis zur zulässigen Knicklänge der Spindel die Spindelpresse
als Strangpresse verwendet werden,wobei diese die Charakteristik einer hydraulischen
Strang-presse erhält.Während jedoch bei einer solchen mit Geschwindigkeitsreglung
durch Pumpenantrieb die hydraulische Kraftübertragung für den Spitzenbedarf an Preßarbeit
ausgelegt sein muß und entsprechend aufwändig ist,erhöht sich der Aufwand bei einer
Strangspindelpresse gegenüber einer üblichen nur wenig.Da beim Strangpressen der
Preßstempel nach dem Preßhub in die oberste Stillstandslage zurückgeführt wird,kann
die Rückführung auch mit >2 anderen Mitteln als einem gegenläufigen Elektromotor
mit Kupplung erfolgen,z.B.durch einen pneumatischen Zylinder im Pressengestell,
der koaxial zur Spindel angeordnet ist oder durch eine anders Art der Federung.Der
geringe Nachteil,daß beim Arbeitshub der Schwungradantrieb' zusätzlich die-Rückkraft
überwinden muß'.wird durch den Vorteil einer sofortigen Umsteuerung ausgeglichen.
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Die Erfindung ist in der Zeichnung schematisch erläutert.
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Im Pressengestell (1) ist ein Schlitten (2) geführt,auf dessen unterer
Stirnfläche Nuten (-3) zur Befestigung von Werkzeugen vorgesehen sind.Im oberen
Teil des Schlittens ist eine Gewindehülse(4) fest eingebaut,in welcher eine Gewindespindel
zugeordnet (5) axial beweglich aufgenommen ist.Die Gewindespindel weist ein Axialbundlager
(6) auf,welches im oberen Pressengestell aufgenommen und durch einen hydraulisch
oder pneumatisch mittels der von der Steuerung beaufschlagten Leitungen(8) gegen
den Aussenmantel de, Axialbundlagers bewegbaren Bremskolben (7) als Haltebremse
ausgebildet ist, Auf der oberen Stirnfläche des Pressengestelles ist ein hydraulisch
oder pneumatisch bewegbarer Ringkolben£9)vrgesehen,mittels dessen eine Arbeitshubkupplung
(11) über die Druckscheibe (10) axial gegen ein frei um die Gewindespindel drehbares
Schwungrad (12) zum Reibungsschluß angepreßt werden kann.Am oberen freien Ende der
Gewindespindel ist eine beispielsw weise als Elektromagnetkupplung (13) ausgebildete
Ruckhubkupplung mit einem kleinen Rückzugmotor (14)vorgesehen.Das Schwungrad wird
in hierzu entgegengesetzter Richtung z.B. über einen Riementrieb (15)und einer Riemenscheibe
(16)von einem Arbeitshub-Elektromotor(17) angetrieben.Den Drehrichtungen beider
Antriebe muß die Steigung der Gewindespindel angepaßt sein.Beide Ele,ktromotore,n
laufen kontinuierlich in einer Drehrichtung innerhalb eines begrenzten Schlupfbereiches
ihrer Drehzahlen um.