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Die Erfindung betrifft eine hydraulische
Presse insbesondere zur Herstellung von Zahnstangen der im Oberbegriff
des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.
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Zur Herstellung von Werkstücken durch
einen spanlosen Umformprozeß werden üblicherweise Pressen
eingesetzt, in denen Umformwerkzeuge eingesetzt sind, um einen Werkstückrohling
aufzunehmen und diesen dann durch entsprechende Krafteinwirkung
in die gewünschte
Form zu bringen. Je nach Größe des zu
bearbeitenden Werkstückes
und in Abhängigkeit
von dem zu bearbeitenden Material sind sehr hohe Kräfte erforderlich,
um in einer möglichst kurzen
Bearbeitungsdauer die gewünschte
Form des Werkstücks
zu erzeugen.
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Ein Verfahren zur Herstellung von
Zahnstangen ist beispielsweise in der
DE 102 03 888 A1 beschrieben.
Für den
dort beschriebenen spanlosen Umformprozeß sollen Taumelpressen eingesetzt werden,
durch die der Umformvorgang durch eine Taumelbewegung des oberen
Preßwerkzeugs
erfolgen soll. Eine solche Taumelpresse ist beispielsweise in der
DE 35 10 250 A1 beschrieben.
Das Kopfstück
einer solchen Taumelpresse ist wegen der erforderlichen Bewegungsmöglichkeit
aufwendig im Aufbau, da eine Vielzahl von Lagern notwendig ist, und
es sind mehrere Antriebe erforderlich, die bezüglich Drehzahl und Drehrichtung über eine
gemeinsame Steuereinrichtung regelbar sind. Im übrigen hat sich gezeigt, daß die Preßkräfte, die
in einer Taumelpresse am Preßwerkzeug
aufgebracht werden können,
begrenzt sind.
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Der vorliegenden Erfindung liegt
die Aufgabe zugrunde, eine hydraulische Presse der gattungsgemäßen Art
zu schaffen, die einfach im Aufbau ist und bei der hohe Preßkräfte am Preßwerkzeug
wirken können.
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Diese Aufgabe wird durch eine hydraulische Presse
mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Durch die schwenkbare Lagerung des
Trägerwerkzeugs
am Kopfstück
ist die Lagerung wesentlich vereinfacht, und es können aufgrund
der größeren Lagerfläche größere Kräfte bei
geringerer Flächenpressung übertragen
werden. Zur Ausführung der
Schwenkbewegung ist ein Schwenkpleuel vorgesehen, das mit dem schwenkbaren
Prägewerkzeug gekoppelt
und insbesondere starr mit diesem verbunden ist. Über das
Schwenkpleuel wird ausschließlich der
Schwenkbetrieb ausgeführt.
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Gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung der
Erfindung umfaßt
das schwenkbare Prägewerkzeug
mindestens eine Prägebacke,
wobei im Bereich der dem Unterwerkzeug zugewandten Seite der Preßbacke die
Schwenkachse des schwenkbaren Prägewerkzeugs
liegt. Dadurch wird auf dem zu bearbeitenden Werkstück eine
Schwenkbewegung des Prägewerkzeugs
bei gleichzeitiger hoher Druckeinwirkung ausgeführt, wodurch die Materialumformung am
Werkstück
erfolgt. Der Winkel der Auslenkung des Schwenkpleuels aus der Mittellage
beträgt
maximal +/- 10°,
vorzugsweise beträgt
er jedoch lediglich etwa +/- 2° bis
3°.
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Zur Betätigung des Schwenkhebels kann
an dem Kopfstück
ein elektrischer Antriebsmotor vorgesehen sein, der mit einem vom
Schwenkhebel abgewandt liegenden Ende des Schwenkpleuels gekoppelt
ist. Die Kopplung erfolgt vorzugsweise mittels eines Zug/Druck-Pleuels,
wobei dieses bevorzugt an einer Welle des Antriebsmotors oder eines
nachgeschalteten Getriebes mittels eines Exzenters gelagert ist.
Das andere Ende des Zug/Druck-Pleuels
ist mit dem Schwenkpleuel durch einen Pleuelbolzen drehgelenkig
verbunden. In diesem Zusammenhang wird es weiterhin als vorteilhaft
angesehen, daß das Ende
des Schwenkpleuels U-förmig
ausgebildet ist, so daß ein
Gabelstück
gebildet ist, zwischen dessen Schenkeln ein Auge des Zug/Druck-Pleuels
angeordnet und der Pleuelbolzen in den Schenkeln des Gabelstückes aufgenommen
ist.
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In bevorzugter Ausgestaltung des
oberen Prägewerkzeugs
umfaßt
dieses einen Schwenkhebel, der ein Schwenkhebelgehäuse mit
im wesentlichen halbzylindrischer Außenkontur aufweist, wobei der
Schwenkhebel in eine entsprechend geformte Ausnehmung des Kopfstückes aufgenommen
ist. Dies hat den Vorteil, daß die
Prägekraft über die
gesamte Fläche
des Schwenkhebels abgestützt
wird, und damit ohne nennenswerten Verschleiß auch sehr hohe Kräfte übertragbar
sind.
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In weiterer Ausgestaltung ist vorgesehen, daß das Schwenkhebelgehäuse eine
Aussparung aufweist, in der die Prägebacke und eine Halteplatte für die Prägebacke
angeordnet sind. An der ebenen Seite des halbzylindrischen Schwenkhebelgehäuses ist
eine Bodenplatte angeordnet, die einerseits die Aussparung im Schwenkhebelgehäuse abdeckt
und außerdem
dazu dient, eine Führungsplatte
für die Prägebacke
zu halten.
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Zur exakten Positionierung der Prägebacke ist
die Halteplatte mit einer Verstelleinrichtung versehen, wobei die
Verstelleinrichtung vorzugsweise eine keilförmige Druckplatte und mindestens
einen Verstellkeil, vorzugsweise jedoch zwei zu einer Hochachse
des Schwenkhebels symmetrisch angeordnete Verstellkeile, umfaßt. In dem
Schwenkhebelgehäuse
sind Bohrungen vorgesehen, durch die vom jeweiligen Ende der Längserstreckung
des Schwenkhebelgehäuses
die Verstelleinrichtung zugänglich
ist. Zum Einwirken auf die Verstellkeile können beispielsweise Gewindebolzen
in den Bohrungen angeordnet sein. Eine alternative Ausgestaltung
hierzu besteht darin, daß in
den Bohrungen Spindeln zur Positionierung der Verstellkeile angeordnet
und die Spindeln mit Positionsmotoren gekoppelt sind, die zum Antrieb der
Spindeln dienen.
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Um die Prägebacke exakt in dem Schwenkhebelgehäuse zu halten,
ist es zweckmäßig, daß orthogonal
zu einer Längsachse
des Schwenkhebelgehäuses
in diesem hydraulische Spannkeile angeordnet sind, durch die die
Halteplatte im Schwenkhebelgehäuse
einspannbar ist. Zur Positionierung mittels der Verstelleinrichtung
werden die hydraulischen Spannkeile vorübergehend entlastet, und erst
nach Abschluß der
Positionierung werden die hydraulischen Spannkeile kraftbeaufschlagt.
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Gemäß einer alternativen Ausgestaltung kann
in dem Schwenkhebelgehäuse
eine in Richtung der Längsachse
justierbare Druckplatte angeordnet sein. Diese Druckplatte weist
vorzugsweise eine Ausnehmung auf, in der mindestens eine Keilbacke und
ein Verstellkeil angeordnet sind, und in der auch ein Abschnitt
der Halteplatte aufgenommen ist. Zur Justierung der Druckplatte
in Richtung der Längsachse
des Schwenkhebelgehäuses
kann beispielsweise ein Exzenterbolzen vorgesehen sein.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
ist nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:
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1 eine
Vorderansicht einer hydraulischen Presse mit einem Schwenkhebel,
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2 eine
Draufsicht auf die Presse gemäß 1,
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3 eine
Seitenansicht der Presse in 1,
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4 einen
Längsschnitt
durch ein oberes Prägewerkzeug,
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5 einen
Querschnitt durch den Schwenkhebel der 4,
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6 eine
Ausführungsvariante
zu 5.
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Die 1 zeigt
eine hydraulische Presse 1 in der Vorderansicht. Die hydraulische
Presse 1 umfaßt ein
Kopfstück 2 sowie
ein Untergestell 3, die über Seitenständer 5 miteinander
verbunden sind. Im Untergestell 3 ist eine Hydraulikeinheit 7 angeordnet, die
unter anderem einen Plungerzylinder 8 und einen Zusatzkolben 9 umfaßt, durch
die ein auf dem Plungerzylinder befestigter Pressentisch 4 vertikal bewegbar
ist. Der Zusatzkolben 9 dient dabei einer schnellen Zustellung,
wohingegen der Plungerzylinder 8 der Aufbringung der erforderlichen
Preßkraft dient.
Auf dem Pressentisch 4 ist ein Unterwerkzeug 18 angeordnet.
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An dem Kopfstück 2 ist eine halbkreisförmige Ausnehmung 10 ausgebildet,
in der der Schwenkhebel 11 mit einem darin angeordneten
oberen Prägewerkzeug 12 schwenkbar
gelagert ist. In dem Kopfstück 2 ist
ein Schwenkpleuel 13 angeordnet, das starr mit dem Schwenkhebel 11 verbunden
und aus seiner Mittellage M heraus in beide Richtungen um einen
vorgegebenen Winkel auslenkbar ist. Der Winkel beträgt dabei
maximal etwa +/- 10° um
eine Mittellage M, er kann in Abhängigkeit von dem gewünschten
Umformprozeß auch
geringer sein und beispielsweise im Bereich von +/- 2° bis 3° liegen.
Auf dem Kopfstück 2 ist
ein elektrischer Antriebsmotor 14 montiert, auf dessen
Welle ein Exzenter 15 angeordnet ist. Ein Zug/Druck-Pleuel 16 verbindet
das dem oberen Prägewerkzeug 12 abgewandte
Ende des Schwenkpleuels 13 mit dem Antriebsmotor 14,
wobei das Zug/Druck-Pleuel einerseits durch einen Pleuelbolzen 17 verschwenkbar
verbunden und andererseits an dem Exzenter 15 angelenkt
ist. Die dargestellte hydraulische Presse 1 weist ein Bediengerät/Steuereinheit 6 auf.
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Die 2 zeigt
eine Draufsicht auf die hydraulische Presse 1, wobei aus
dieser Ansicht die Form der Seitenständer 5 ersichtlich
ist. Das in 1 gezeigte
Kopfstück 2 und
das Untergestell 3 sind über die Seitenständer 5 und
in an sich bekannter Weise Zuganker verschraubt. Dabei sind die
Seitenständer 5 so
ausgeführt,
daß der
Pressentisch, in dem das Unterwerkzeug montiert ist, koaxial zum Prägestempel,
d.h. dem oberen Prägewerkzeug,
das im Kopfstück
montiert ist, über
Wälzlager
einstellbar ist, d.h. an allen vier Ecken justiert werden kann.
Diese Abstützung
dient außerdem
dazu, daß beim
Prägevorgang
bedingt durch die Schrägstellung
in dem vorgegebenen Winkel ein seitlicher Versatz bzw. eine seitliche
Kraft auf den Pressentisch wirkt. Im übrigen stimmen für gleiche
Bauteile die Bezugszeichen in 2 mit
denjenigen der 1 überein.
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In 3 ist
eine Seitenansicht der hydraulischen Presse 1 gezeigt.
Für gleiche
Teile stimmen die Bezugszeichen mit denjenigen der 1 und 2 überein.
Es ist dabei ersichtlich, daß der
Seitenständer 5 das
Kopfstück 2 mit
dem Untergestell 3 verbindet, und in dem Untergestell 3 die
Hydraulikeinheit 7 vorgesehen ist. Über der Hydraulikeinheit 7 befindet sich
der Pressentisch 4, der in Richtung auf das Kopfstück 2 anhebbar
ist. Neben dem Seitenständer 5 ist das
Bediengerät
bzw. die Steuereinheit 6 ersichtlich. In dem Kopfstück 2 befindet
sich das Schwenkpleuel 13, das an seinem oberen Ende U-förmig gestaltet
ist und ein Gabelstück 19 bildet.
Dieses Gabelstück 19 umfaßt zwei
Schenkel 20, zwischen denen sich ein Auge des Zug/Druck-Pleuels
16 befindet, wodurch sich die Kopplung gemäß der Darstellung in 1 ergibt. Auf dem Kopfstück 2 ist
der elektrische Antriebsmotor 14 vorgesehen.
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In 4 ist
ein Längsschnitt
durch den Schwenkhebel 11 gezeigt, wobei mit dem Bezugszeichen
L die Längserstreckung
bzw. Längsachse
des Schwenkhebels 11 bezeichnet ist. Die Achse H gibt die
Richtung der Hochachse des Schwenkhebels 11 an. Der Schwenkhebel 11 umfaßt ein Schwenkhebelgehäuse 21,
in dem eine Aussparung 23 vorgesehen ist. In der Aussparung 23 befindet
sich eine Halteplatte 24 für Prägebacken 22, die unbeweglich
an der Halteplatte 24 befestigt sind. Die Prägebacken 22 erstrecken
sich durch eine Führungsplatte 26 und
ragen etwas auf der Unterseite der Führungsplatte 26 hervor.
Die Führungsplatte 26 ist
mittels einer Bodenplatte 25 gehalten, die an der Unterseite
des Schwenkhebelgehäuses
fixiert ist. Über
der Halteplatte 24 befindet sich in dem Schwenkhebelgehäuse 21 eine
Verstelleinrichtung 27, die eine Druckplatte 28 mit
schräg
zur Seite verlaufenden Flächen
und an diesen anliegende Verstellkeile 29 umfaßt. Es sind dabei
zwei Verstellkeile 29 vorgesehen, die symmetrisch zu der
Hochachse H des Schwenkhebels 11 angeordnet sind. In dem
Schwenkhebelgehäuse 21 befinden
sich Bohrungen 30, die sich jeweils bis zum Ende der Längserstreckung
des Schwenkhebelgehäuses 21 erstrecken.
Auf diese Weise ist die Verstelleinrichtung von der Außenseite
des Schwenkhebelgehäuses 21 leicht
zugänglich.
In den Bohrungen 30 befindet sich jeweils eine Spindel 31,
die auf die Verstellkeile 29 wirkt und von einem Positionsmotor 32 über ein
Getriebe 33 antreibbar ist.
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Die 5 zeigt
einen Schnitt durch den Schwenkhebel 11 orthogonal zu dessen
Längsachse L
in 4. Aus dieser Darstellung
ist ersichtlich, daß das
Schwenkhebelgehäuse 21 eine
halbzylindrische Querschnittsform besitzt, wobei an der ebenen Seite des
halbzylindrischen Gehäuses
die Bodenplatte 25 angeordnet ist. Die Bodenplatte 25 definiert
die Lage der Führungsplatte 26,
durch die die Prägebacke 22 auf
die Unterseite des Schwenkhebels 11 ragt und an dieser
etwas hervorsteht. Zu beiden Seiten der Halteplatte 24 befinden
sich hydraulische Spannkeile 34, durch die die Halteplatte 24 sicher
in der einmal eingestellten Position gehalten wird. Über der
Halteplatte 24 sind der Verstellkeil 29 und die
Druckplatte 28 dargestellt.
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In 6 ist
eine alternative Ausgestaltung des Schwenkhebels 11 gezeigt,
wobei in dem Schwenkhebelgehäuse 21 eine
anders gestaltete Druckplatte 35 vorgesehen ist. In dieser
Druckplatte 35 ist eine Aussparung 36 vorgesehen,
in der die Verstellkeile 29 und Keilbacken 37 angeordnet
sind, und in der auch der obere Abschnitt der Halteplatte 24 aufgenommen
ist. Die Druckplatte 35 ist in Längsrichtung des Schwenkhebelgehäuses 21 begrenzt
verschiebbar, so daß eine
Justierung der Prägebacke 22 bezogen
auf das Unterwerkzeug möglich
ist. Zur Justierung ist ein Exzenterbolzen 38 vorgesehen.
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Zum Einstellen der Prägebacke
wird das Unterwerkzeug nach oben gefahren und unter Zwischenlegen
eines Distanzstückes
mit einer bestimmten Kraft mittig gegen das obere Prägewerkzeug
gedrückt.
Die hydraulischen Spannkeile werden sodann automatisch auf Rückhub gefahren,
jedoch nur so weit, daß die
Prägebacke nicht
herausfallen kann und die Halteplatte noch auf den Spannkeilen aufsitzt.
Der Pressentisch wird dann nach unten gefahren, so daß die Prägebacke
frei in der Führungsplatte ist.
Jeweils über
den Positionsmotor 32 werden die Verstellkeile bewegt und
damit eine Justierung der Prägebacke
vorgenommen. Anschließend
wird unter Zwischenfügung
des Distanzstückes,
welches weiterhin auf dem Unterwerkzeug liegt, gegen die Prägebacke
gefahren und dann die hydraulischen Spannkeile kraftbeaufschlagt,
so daß die
Halteplatte von diesen in ihrer Lage festgelegt ist.
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Zum Umformen bzw. zum Fertigen einer Zahnstange
wird diese in das Unterwerkzeug 18 eingelegt und der Pressentisch 4 aufwärts verfahren,
bis das obere Prägewerkzeug 12 an
dem eingelegten Zahnstangenrohling anliegt. Durch weiteres Aufwärtsfahren
wird die Preßkraft
aufgebracht, die vom Kopfstück 2 gegengehalten
wird. Hierzu ist das im Schwenkhebel 11 gehaltene Prägewerkzeug 12 über den
Schwenkhebel 11 in der zylinderförmigen Ausnehmung 10 des
Kopfstückes 2 verschwenkbar
abgestützt.
Nach dem Zufahren der Presse 1 wird über das Pleuel 16 das
Schwenkpleuel 13 hin- und her bewegt, wodurch der Schwenkhebel 11 mit
dem oberen Prägewerkzeug 12 entsprechend
hin- und her bewegt wird und auf das Material der Zahnstange umformend
einwirkt.