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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Radialpresse mit einer Grundstruktur, einer Mehrzahl von um eine Pressachse herum angeordneten Pressbacken und einer auf diese wirkenden, sich an der Grundstruktur abstützenden Antriebseinheit, mittels derer die Pressbacken radial auf die Pressachse zu bzw. von dieser weg bewegbar sind.
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Der Einsatzbereich von gattungsgemäßen Radialpressen hat sich stetig weiter ausgeweitet. Ausgehend von der klassischen Anwendung, nämlich dem unlösbaren, dauerhaft festen und dichten Anbringen von Anschlussarmaturen (durch sog. Crimpen) an den Enden eines Schlauchabschnitts bei der Herstellung von einbaufertigen Hydraulikleitungen, sind mittlerweile eine Vielzahl anderer Anwendungen üblich geworden bis hin zu dem Verbinden von großkalibrigen Rohren im Pipelinebau.
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Die vorliegende Erfindung hat sich zur Aufgabe gemacht, Radialpressen der gattungsgemäßen Art im Hinblick auf das ausgedehnte Anwendungsspektrum zu optimieren bzw. zur Anwendung auf neuen Gebieten zu ertüchtigen.
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Gelöst wird die vorstehende Aufgabenstellung, indem bei einer Radialpresse der eingangs genannten Art radial außerhalb der Pressbacken eine diese umgebende, sich in einer im Wesentlichen auf der Pressachse senkrecht stehenden Ebene in ringförmig geschlossener Form um die Pressachse herum erstreckende Faserstruktur vorgesehen ist. Die vorliegende Erfindung nutzt dabei die Erkenntnis, dass die in Radialpressen der hier in Rede stehenden Art außerhalb der Pressbacken auftretenden Kräfte, Momente und Lasten sich zu einem ganz erheblichen Teil, bei geeigneter Bauweise sogar vollständig oder zumindest nahezu vollständig, in Zugspannungen, welche in einer die Pressbacken umgebenden Struktur wirken, umsetzen bzw. sich durch solche aufnehmen bzw. kompensieren lassen. Derartige Zugspannungen lassen sich wiederum in einer – im Hinblick auf das Gewicht, das Volumen, die Festigkeit, das Dehnverhalten, den Temperaturgang, etc. der lastaufnehmenden Struktur – besonders effizienten Weise durch die erfindungsgemäß vorgesehene ringförmig geschlossene, sich um die Pressachse herum erstreckende Faserstruktur abtragen bzw. beherrschen.
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Als Faserstrukturen in diesem Sinne sind dabei solche Strukturen anzusehen, bei denen Langfasern sich in Umfangsrichtung orientiert um die Pressachse herum erstrecken, insbesondere aufgrund der (vollständigen oder zumindest teilweisen) Herstellung in Wickeltechnik. Als Langfasern gelten dabei insbesondere solche Fasern, deren Länge ein Mehrfaches des mittleren Umfangs der ringförmigen Faserstruktur beträgt, so dass sich eine entsprechend große, d. h. mehrfache Umschlingung ergibt. Als besonders vorteilhaft in Betracht kommt dabei insbesondere auch die Herstellung der Faserstruktur in Wickeltechnik unter Verwendung eines Endlosfilaments. Dabei können die einzelnen Faserstrukturen bzw. Faserstrukturbauteile individuell einzeln gefertigt werden, insbesondere auch direkt auf das sie in der bestimmungsgemäßen Anwendung tragende Bauteil, d. h. in situ. In wirtschaftlicher Hinsicht kann allerdings beispielsweise auch eine (insbesondere in besagter Wickeltechnik erfolgende) Herstellung längerer rohrartiger Gebilde attraktiv sein, von denen dann die einzelnen Faserstrukturbauteile entsprechend der benötigten Breite abgelängt werden.
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Im Rahmen der Umsetzung der Erfindung ist bedeutsam, dass – beim Pressen des Werkstücks – die Faserstruktur über ihren gesamten Verlauf durchgängig auf Zug beansprucht ist. Insoweit ist weiterhin ein wesentlicher Gesichtspunkt, dass die Faserstruktur in Umfangsrichtung keine allzu kleinen Radien und erst recht keinen Knick bzw. keine Ecke oder Kante hat. Der äußere Radius der Faserstruktur in Umfangsrichtung sollte vielmehr an keiner Stelle geringer sein als der 1,5-fache Wert des Radius' des Presswerkzeugs in dessen maximal geöffneter Stellung. Bevorzugt ist der äußere Radius der Faserstruktur in Umfangsrichtung sogar an keiner Stelle geringer als der 2-fache Wert des Radius' des Presswerkzeugs in dessen maximal geöffneter Stellung. Doch selbst wenn – aufgrund geometrischer Verhältnisse und/oder besonderer Belastungssituationen innerhalb der Faserstruktur örtlich ausgeprägte Spannungsspitzen existieren, so unterbindet der Faserverlauf (s. o.) das Entstehen bzw. die Ausbreitung eines Risses und somit ein Versagen des Bauteils.
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Infolge der besonders hohen Festigkeit von Faserstrukturen, wie insbesondere Kohlenstoff-, aber auch anderer nicht-metallischer Faserstrukturen (z. B. Glasfaser), lassen sich leistungsstarke und trotzdem ausgesprochen kompakte Radialpressen bereitstellen. Die Kompaktheit ist dabei ein wichtiger Gesichtspunkt im Hinblick auf ein breites Anwendungsspektrum; denn für die Bearbeitung diverser Werkstückgeometrien, wie beispielsweise bei engen Bögen etc., sind raumgreifende Radialpressen hinderlich.
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Gemäß einer ersten bevorzugten Weiterbildung der Erfindung sind mehrere in Richtung der Pressachse zueinander versetzt angeordnete, voneinander unabhängige Faserstrukturen vorgesehen. Auf diese Weise lassen sich die günstigen Eigenschaften des zur Herstellung der ringförmigen Faserstruktur(en) verwendeten Materials zusätzlich für eine Optimierung der Maßhaltigkeit und sonstigen Fertigungsqualität des Werkstücks ausnutzen; denn indem – in Richtung der Pressachse zueinander versetzt angeordnet – mehrere ringförmig geschlossene Faserstrukturen vorgesehen sind, wird die Gefahr maßgeblich reduziert, dass sich bei einer von der idealen Position abweichenden, längs der Pressachse in der einen oder anderen Richtung verschobenen Positionierung des Werkstücks die Radialpresse belastungsinduziert so verformt, dass eine mehr oder weniger ausgeprägt konische Pressung erfolgt.
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In konstruktiver Hinsicht zeichnet sich eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung dadurch aus, dass die mindestens eine Faserstruktur Teil einer geschlossenen Grundstruktur ist, wobei sie umlaufend an einer Kernstruktur anliegt. In dieser Umsetzung ist demnach eine in Verbundbauweise hergestellte Grundstruktur vorgesehen, von der die Faserstruktur nur einen Teil bildet, indem weiterhin eine Kernstruktur vorgesehen ist. Dabei ist die Angabe, wonach die mindestens eine Faserstruktur umlaufend an der Kernstruktur anliegt, nicht dahingehend zu verstehen, dass durchgängig über den gesamten Umfang ein Kontakt zwischen der Kernstruktur und der mindestens einen Faserstruktur bestehen muss. Vielmehr kann die Faserstruktur beispielsweise auch mindestens einen zwischen zwei Kernelementen bzw. Kernsegmenten der Kernstruktur bestehenden Spalt frei überbrücken (s. u.).
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Die Kernstruktur kann dabei insbesondere als Stützstruktur ausgeführt sein, welche eine Mehrzahl von Aussparungen aufweist, in denen die Pressbacken radial verschiebbar geführt sind. Bei dieser Weiterbildung ist somit innerhalb der Faserstruktur eben eine solche Stützstruktur angeordnet. In wiederum bevorzugter Weiterbildung wirken dabei auf die Pressbacken diesen einzeln zugeordnete, individuelle (z. B. hydraulische) Antriebselemente. Auf jede Pressbacke wirkt dabei mindestens ein allein die radiale Bewegung dieser einen Pressbacke in der zugeordneten Aussparung der Stützstruktur bewirkendes Antriebselement. Namentlich können dabei hydraulische Antriebselemente vorgesehenen sein, welche als Nehmerzylinder ausgeführt und von jeweils einem zugeordneten Geberzylinder (einer Speiseeinheit) beaufschlagt sind. Die Geberzylinder können dabei dergestalt mechanisch miteinander gekoppelt sein, dass sie alle synchron betrieben werden und dabei identische Fluidvolumina verdrängen. Hierzu kann insbesondere auf sämtliche Geberzylinder ein gemeinsamer Hauptzylinder wirken, beispielsweise indem die Kolben der Geberzylinder auf einem Hauptkolben angebracht sind. Je nach den geometrischen Verhältnissen kann dabei eine Druck- bzw. Kraftverstärkung erfolgen. Unter Gesichtspunkten der Baugröße und der am wenigsten störenden Unterbringung der Speiseeinheit kann dabei besonders vorteilhaft sein, wenn der Hauptzylinder als Ringzylinder ausgeführt ist mit einer parallel zur Pressachse orientierten Bewegungsrichtung. Der ringförmige Hauptzylinder kann sich dabei insbesondere um die Pressachse herum erstrecken. Bei anderen Einbausituationen sind allerdings auch anders gestaltete bzw. angeordnete Speiseeinheiten günstig.
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Die vorstehend erläuterte – von der Faserstruktur umgebene bzw. eingefasste – Stützstruktur kann als eine (zumindest im Wesentlichen) bauliche Einheit ausgeführt sein. Bei diversen Anwendungsfällen wird allerdings eine gefügte Bauweise vorteilhaft sein, bei der die Stützstruktur eine Mehrzahl einzelner, zu einem – die Aufnahmen für die Pressbacken aufweisenden – Ring zusammengefügter Stützsegmente umfasst.
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Gemäß einer anderen bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist die Faserstruktur Teil der Antriebseinheit. Hier ist, alternativ oder zusätzlich zur Integration einer Faserstruktur in die Grundstruktur, ein Bauelement bzw. eine Baugruppe der Antriebseinheit radial außerhalb der Pressbacken in einer ringförmig geschlossen sich um die Pressachse herum erstreckenden Form von einer Faserstruktur umgeben, welche sich in einer im Wesentlichen auf der Pressachse senkrecht stehenden Ebene erstreckt. Insbesondere kann in Umsetzung dieser Variante der vorliegenden Erfindung die Radialpresse als Druckring- oder Hohlkolbenpresse mit einem (die Grundstruktur bildenden) Gehäuse und einem in diesem parallel zur Pressachse verschiebbaren Druckring bzw. Hohlkolben ausgeführt sein, wobei der Druckring bzw. Hohlkolben die erfindungsgemäß vorgesehene Faserstruktur enthält.
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Gemäß einer wiederum anderen Weiterbildung der erfindungsgemäßen Radialpresse ist die Faserstruktur Teil einer Grundstruktur, welche mindestens zwei – auf einander gegenüberliegenden Seiten eines die Pressbacken aufnehmenden Werkzeugeinbauraumes angeordnete – Rahmenelemente aufweist und in dem Sinne offen ist, dass die Faserstruktur die lasttragende Verbindung zwischen den beiden Rahmenelementen darstellt. Dabei kann die Faserstruktur die mindestens zwei Rahmenelemente insbesondere in einer mindestens eine zwischen diesen bestehende Trennfuge überbrückenden Weise miteinander verbinden. Auch für diese Weiterbildung ist die bereits weiter oben dargelegte Besonderheit, dass mehrere in Richtung der Pressachse zueinander versetzt angeordnete Faserstrukturen vorgesehen sind, ganz besonders vorteilhaft. Dabei besteht besonders bevorzugt zwischen der mindestens einen Faserstruktur und den mindestens zwei Rahmenelementen ein Schlupf in dem Sinne, dass sich die Faserstruktur belastungsabhängig relativ zu den mindestens zwei Rahmenelementen verschieben kann. Insoweit ist die mindestens eine Faserstruktur besonders bevorzugt in einem zugeordneten Sitz (bzw. einer zugeordneten Führung, z. B. in Form einer Führungsnut) angeordnet, welcher einen Schlupf der Faserstruktur in deren Umfangsrichtung zulässt, eine Verlagerung der Faserstruktur quer zur Umfangsrichtung, d. h. insbesondere in Richtung der Pressachse aber unterbindet.
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Besonders bevorzugt weist die Antriebseinrichtung mindestens ein als Linearantrieb ausgeführtes Antriebselement auf, das eine (sich quer zur Pressachse erstreckende) Arbeitsachse definiert, längs derer ein von dem Antriebselement bewegtes weiteres Bauteil der Antriebseinrichtung verschiebbar ist. Mit diesem sind die Pressbacken in dem Sinne mechanisch gekoppelt, dass eine Bewegung jenes Bauteils in eine radiale Bewegung der Pressbacken umgesetzt wird. Die mindestens zwei Rahmenelemente, um die herum sich die mindestens eine Faserstruktur erstreckt und die mittels der mindestens einen ringförmig geschlossenen Faserstruktur miteinander verbunden sind, werden (in Richtung der Arbeitsachse) durch den in der Faserstruktur wirkenden Zug in ihrer Relativposition zueinander gehalten. Mit anderen Worten: Die Position der mindestens zwei Rahmenelemente relativ zueinander (längs der Arbeitsachse) ist in diesem Falle durch die mindestens eine Faserstruktur bestimmt. Diese ist bevorzugt so vorgespannt, dass auch bei nicht betätigter Antriebseinrichtung eine vorgegebene Mindest-Zugspannung eingehalten wird. Quer zur Arbeitsachse sind die mindestens zwei Rahmenelemente demgegenüber bevorzugt über ineinander greifende Führungselemente zueinander positioniert, justiert und/oder geführt.
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Die vorstehend erläuterten konstruktiven Aspekte können insbesondere bei in Jochpressenbauweise ausgeführten Radialpressen bzw. bei Radialpressen in einer an Jochpressen angelehnten Bauweise mit besonderem Vorteil zur Anwendung kommen. Bei diesen sind zwei Joche (bzw. jochartige Steuerkörper) in einer zur Pressachse senkrecht stehenden Bewegungsrichtung linear relativ zueinander bewegbar, wobei die Pressbacken in einem zwischen den beiden Jochen/Steuerkörpern ausgebildeten Werkzeugeinbauraum aufgenommen sind. Eines der beiden Joche (bzw. einer der beiden Steuerkörper) kann dabei ein integrales Bauteil mit einem Rahmenelement der vorstehend erläuterten Art darstellen. Demgegenüber wirkt bevorzugt auf das andere Joch (bzw. den anderen Steuerkörper) ein Antriebselement, das sich an dem anderen, ihm zugeordneten Rahmenelement abstützt.
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Von erheblichem Vorteil ist dabei, wenn sich die Joche/Steuerkörper an ihren dem Werkzeugeinbauraum abgewandten Rändern an zwei zueinander beabstandeten definierten Stützzonen an einem jeweils zugeordneten Widerlager abstützen. Dies wirkt einem "Aufbiegen" des jeweiligen Jochs/Steuerkörpers unter Last entgegen, wie es bei einer vollflächigen Abstützung des Jochs/Steuerkörpers mitunter, insbesondere bei zu schwach dimensionierten Jochen/Steuerkörpern, zu beobachten ist und sich nachteilig auf die Maßhaltigkeit des Werkstücks auswirkt. So können, mit anderen Worten, bei Umsetzung dieser Weiterbildung die Joche/Steuerkörper etwas schwächer dimensioniert werden als nach dem Stand der Technik, ohne dass dies nachteilige Auswirkungen auf die Qualität der Pressung und des fertigen Werkstücks hätte. Das Widerlager, an welchem sich das jeweilige Joch (bzw. der jeweilige Steuerkörper) im Bereich jener beiden voneinander beabstandeten Stützzonen abstützt, kann dabei integrierter Teil der Faserstruktur, ein gesondertes Rahmenelement oder ein Teil des Antriebselements sein.
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Nur der Vollständigkeit halber ist darauf hinzuweisen, dass im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine synchrone und übereinstimmende Bewegung sämtlicher (z. B. acht) Pressbacken zwar im Regelfall vorgesehen sein wird, aber keinesfalls zwingend ist. Vielmehr ist über geeignete Ausführung der Antriebseinheit – beispielsweise die Gestaltung der Steuerflächen der Joche, Druckringe oder sonstigen Steuerkörper – möglich, dass die Pressbacken gruppenweise unterschiedlichen Bewegungsprofilen folgen, beispielsweise indem einige Pressbacken gegenüber den anderen verzögert und/oder verlangsamt und/oder um einen reduzierten Weg bewegt werden. Dies kann bei der Herstellung von Sondergeometrien nützlich sein.
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Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand verschiedener in der Zeichnung veranschaulichter bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei zeigt
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1 in einer teilweise geschnittenen perspektivischen Ansicht ein erstes Ausführungsbeispiel einer Radialpresse nach der vorliegenden Erfindung bei geöffnetem Werkzeug,
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2 in einer teilweise geschnittenen Draufsicht die Radialpresse nach 1,
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3 einen Horizontalschnitt durch die Radialpresse nach den 1 und 2 auf Höhe der Pressachse bei geschlossenem Werkzeug,
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4 in einer perspektivischen Ansicht ein zweites Ausführungsbeispiel einer Radialpresse nach der vorliegenden Erfindung bei geöffnetem Werkzeug,
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5 in einer teilweise geschnittenen perspektivischen Ansicht ein drittes Ausführungsbeispiel einer Radialpresse nach der vorliegenden Erfindung bei geschlossenem Werkzeug,
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6 die Radialpresse nach 5 aus einer anderen Perspektive, ebenfalls teilweise geschnitten,
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7 ein einzelnes Stützsegment der Radialpresse nach den 5 und 6 mit zugehöriger Pressbacke in perspektivischer Ansicht,
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8 das Stützsegment nach 7 (ohne Pressbacke) aus einer anderen Perspektive,
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9 die Radialpresse nach den 5 bis 8 samt angebauter Speiseeinheit in einem Axialschnitt (ebenfalls bei geschlossenem Werkzeug),
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10 die Speiseeinheit der Radialpresse nach 9 in teilweise geschnittener perspektivischer Ansicht
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11 in einem Axialschnitt ein viertes Ausführungsbeispiel einer Radialpresse nach der vorliegenden Erfindung bei geöffnetem Werkzeug.
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Die in den 1 bis 3 gezeigte Radialpresse nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung dient der auf eine Pressachse X bezogenen Radialverformung eines Werkstücks W. Sie umfasst eine Grundstruktur 1 mit einem oberen Rahmenelement 2 und einem unteren Rahmenelement 3. Bei den beiden Rahmenelementen 2, 3 handelt es sich um voneinander getrennte Bauteile, zwischen denen eine Trennfuge 4 besteht. In das untere Rahmenelement 3 ist ein nach oben offener, einen schüsselförmigen Zylinderboden 5 und einen Zylindermantel 6 umfassender Zylinder 7 integriert. In diesem ist ein an einem Schieber 8 angeformter Kolben 9 längs der (vertikalen) Arbeitsachse A verschiebbar dichtend geführt. Der Zylinder 7 und der Kolben 9 begrenzen einen hydraulischen Arbeitsraum 10, der über den endseitig an einer hohlen Kolbenstange 11 angeordneten Hydraulikanschluss 12, die die Kolbenstange 11 längs durchsetzende Bohrung 13 und die (in den Arbeitsraum 10 mündende) Querbohrung 14 mit Hydraulikfluid beaufschlagbar ist.
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Das obere Rahmenelement 2 und das untere Rahmenelement 3 sind über Führungselemente 15, nämlich über zwei – in der auf der Pressachse X senkrecht stehenden Mittelebene angeordnete – Führungsrohre 16, welche in korrespondierende Bohrungen 17 der beiden Rahmenelemente 2, 3 eingreifen, relativ zueinander justiert und positioniert und dabei auf einen vorgegebenen Abstand zueinander gehalten. Jedes der beiden Rahmenelemente 2, 3 weist an seinen beiden Stirnseiten jeweils eine Nut 18 auf, welche einen 180°-Bogen beschreibt und der Aufnahme eines geschlossenen ovalen Rings 19 aus Carbonfasern dient. Die beiden Carbonfaserringe 19, welche im Sinne der vorliegenden Erfindung jeweils eine im Wesentlichen auf der Pressachse X senkrecht stehenden Ebene in ringförmig geschlossener Form um die Pressachse X herum erstreckende Faserstruktur 20 bilden, überbrücken dabei die zwischen den beiden Rahmenelementen 2, 3 bestehende Trennfuge 4. Sie sind dabei unter Vorspannung in die besagten Nuten 18 eingelegt, so dass die beiden Rahmenelemente 2, 3 auch unter Last (s. u.) ihre durch die beiden Führungsrohre 16 vorgegebene Position zueinander zumindest im Wesentlichen einhalten. Eine bei besonders hohen Presskräften auftretende minimale Dehnung der Carbonfaserringe 19 bleibt ohne nachteilige Folgen, weil zwischen den Carbonfaserringen 19 und den Rahmenelementen 2, 3 Schlupf besteht, so dass sich die Zugspannungen gleichmäßig über die Carbonfaserringe 19 verteilen können.
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Zwischen dem – mittels der beiden Führungsbohrungen
21 auf den beiden Führungsrohren
16 geführten – Schieber
8 und dem oberen Rahmenelement
2 ist in einer Weise, wie dies von Jochpressen (vgl. beispielsweise
DE 4135465 A1 ) her bekannt ist, ein durch Stütz- und Führungsflächen
22 begrenzter Werkzeugeinbauraum
23 ausgebildet, in dem das acht Pressbacken
24 umfassende Presswerkzeug
25 aufgenommen ist. Da dies mit der Maßgabe, dass das obere Rahmenelement
2 und der Schieber
8 die Funktion der beiden Joche übernehmen, dem hinlänglich bekannten Stand der Technik entspricht, wird auf letzteren verwiesen; einer weitergehenden Erläuterung bedarf es nicht.
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Das Bewegen (Pfeil B) des Schiebers 8 längs der Arbeitsachse A beim Pressen erfolgt durch Beaufschlagung des bereits weiter oben erwähnten hydraulischen Arbeitsraums 10. Insoweit stellen der Zylinder 7 und der Kolben 9 in ihrem Zusammenwirken ein Antriebselement 26 dar. Für eine Eil-Schließbewegung des Schiebers 8 sowie das Öffnen der Radialpresse ist eine zusätzliche Zylinder-Kolben-Gruppe 27 vorgesehen in Form der mit der Kolbenstange 11 verbundenen Kolbenscheibe 28, welche dichtend in einem Zylinderrohr 29 geführt ist. Dieses ist seinerseits an die untere Abschlussfläche des unteren Rahmenelements 3 angesetzt und dort mittels der Druckplatte 30, welche mit Schrauben 31 gegen das untere Rahmenelement 3 gespannt ist und einen Zylinderboden bildet, fixiert. Auf diese Weise werden ein Öffnen-Arbeitsraum 32 sowie ein Eilschließen-Arbeitsraum 33 definiert, wobei der Öffnen-Arbeitsraum 32 über den in dem unteren Rahmenelement 3 verlaufenden Öffnen-Anschluss 34 und der Eilschließen-Arbeitsraum 33 über den in der Druckplatte 30 verlaufenden Eilschließen-Anschluss 35 beaufschlagbar sind.
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Erkennbar ist in den 1 bis 3 weiterhin der Arbeitstisch 36 in Form einer mit dem Schieber 8 verbundenen, nämlich auf der oberen Stirnfläche des Kolbens 9 fixierten Platte 37.
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Die in 4 gezeigte Radialpresse nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung hat erhebliche konstruktive Parallelen zu der Radialpresse nach den 1 bis 3. Insoweit wird, soweit sich aus den nachfolgenden Erläuterungen nichts Anders ergibt, zum Verständnis dieses Ausführungsbeispiels auf die Ausführungen zu der Radialpresse nach dem in den 1 bis 3 veranschaulichten ersten Ausführungsbeispiel verwiesen.
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Eine der Besonderheiten der Radialpresse nach 4 besteht darin, dass als Faserstrukturen 20 statt "einfacher" ovaler Ringe zwei ringförmig geschlossene, konturierte Faserverbundelemente 38 vorgesehen sind. Sie sind gemeinsam gleichzeitig die wesentliche Grundstruktur 1 der Radialpresse und besitzen jeweils einen ausgesteiften oberen Stützbereich 39 und einen ausgesteiften unteren Stützbereich 40 sowie zwei sich parallel zur Arbeitsachse erstreckende Zugbereiche 41; so übernehmen die beiden Faserverbundelemente 38 teilweise auch die Funktion, die bei der Radialpresse nach den 1 bis 3 den beiden Rahmenelementen 2, 3 zukommt. Das dem Verschieben des (jochartigen) unteren Steuerkörpers 42 beim Pressen längs der Arbeitsachse A dienende, als einfache Zylinder-Kolben-Einheit 43 ausgeführte Antriebselement 26 stützt sich (über eine mit dem Kolben verbundene Fußplatte 44) an den unteren Stützbereichen 40 der beiden Faserverbundelemente 38 ab, während der untere Steuerkörper 42 fest mit dem Zylinder 45 der Zylinder-Kolben-Einheit 43 verbunden ist. Und der (ebenfalls jochartige) obere Steuerkörper 46 stützt sich an den oberen Stützbereichen 39 der beiden Faserverbundelemente 38 ab. Erkennbar ist, dass die Abstützung des oberen Steuerkörpers 46 an den (gemeinsam ein Widerlager 47 bildenden) oberen Stützbereichen 39 der beiden Faserverbundelemente 38 jeweils an zwei zueinander beabstandeten Stützzonen 48 erfolgt.
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Die beiden Faserverbundelemente 38 sind über nicht dargestellte Distanzelemente auf einen größtmöglichen axialen Abstand zueinander gehalten, d. h. auf einen solchen Abstand, dass die äußeren Stirnflächen der Faserverbundelemente 38 und die äußeren Stirnflächen der beiden Steuerkörper 42, 46 zueinander fluchten.
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Für eine Eil-Schhließbewegung des unteren Steuerkörpers 42 sowie das Öffnen der Radialpresse sind zwei zusätzliche, seitlich der Zylinder-Kolben-Einheit 43 zwischen den beiden Faserverbundelementen 38 angeordnete Hydraulikzylinder 49 vorgesehen. Diese sind jeweils einerseits an einer mit der Fußplatte 44 der Zylinder-Kolben-Einheit 43 verbundenen unteren Lasche 50 und andererseits an einer mit dem Zylinder 45 der Zylinder-Kolben-Einheit 43 verbundenen oberen Lasche 51 angelenkt.
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Die 5 bis 10 veranschaulichen die Umsetzung der vorliegenden Erfindung bei einer Radialpresse nach einem dritten Ausführungsbeispiel. Auch hier bildet die Faserstruktur 20, welche die Pressbacken 24 umgibt und sich radial außerhalb der Pressbacken 24 in einer auf der Pressachse X senkrecht stehenden Ebene in ringförmig geschlossener Form um die Pressachse X herum erstreckt, einen Teil der Grundstruktur 1. Hierzu ist ein runder, flacher Carbonfaserring 52 dergestalt in einem Trägerring 53 aufgenommen, dass der Carbonfaserring 52 radial innen sowie an beiden Stirnseiten gefasst ist. Der Trägerring 53 umgibt, eng an dieser anliegend, eine Kernstruktur 54. Die Kernstruktur 54 hinwiederum hat die Gestalt einer aus acht identischen Stützsegmenten 55 ringförmig zusammengefügten Stützstruktur 56, welche acht Aussparungen 57 aufweist, in denen jeweils eine zugeordnete Pressbacke 24 radial verschiebbar geführt ist. Jedes Stützsegment 55 weist somit (vgl. 7 und 8) eine sich über einen Bogen von etwa 45° erstreckenden Basis 58 auf, an die – radial nach innen gerichtet – ein schmalerer Führungskeil 59 (mit etwa 45° Keilwinkel) dergestalt angeformt ist, dass neben ihm eine der Aufnahme einer Pressbacke 24 dienende Aussparung 57 verbleibt, wobei diese Aussparung 57 bei montierter Radialpresse von der Seitenfläche 60 des Führungskeils 59 des benachbarten Stützsegments 55 begrenzt wird.
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Im Bereich der Aussparung 57 weist die Basis 58 des Stützsegments 55 jeweils einen Durchbruch 61 auf, in welchen ein radial außen an der zugeordneten Pressbacke 24 angeformter Führungsvorsprung 62 hineinragt. Im Interesse einer reibungsarmen Bewegbarkeit der Pressbacken 24 in der jeweils zugeordneten Aussparung 57 sind an den "Spitzen" der Führungskeile 59 Gleitbleche 63 angeordnet. Weitere Gleitblechstreifen 64 sind an den Pressbacken 24 im Bereich der Führungsvorsprünge 62 angebracht.
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Auf die acht Pressbacken 24 wirken diesen einzeln zugeordnete hydraulische Antriebselemente 26. Hierzu weist jede Pressbacke 24 zwei Sackbohrungen 65 auf, welche jeweils einen Arbeitszylinder 66 (Nehmerzylinder) bilden und in die jeweils ein an der Basis 58 des zugeordneten Stützsegments 55 fixierter Arbeitskolben 67 dichtend hineinragt. Jeder Arbeitskolben 67 ist dergestalt axial durchbohrt, dass an seiner freien Stirnfläche 68, welche gemeinsam mit dem zugeordneten Arbeitszylinder 66 einen hydraulischen Arbeitsraum 69 begrenzt, ein Fluidkanal 70 austritt, welcher über einen durch das zugeordnete Stützsegment 55 und einen der beiden stirnseitigen Lagerringe 71 hindurch geführten Leitungsabschnitt 72 mit einem an dem betreffenden Lagerring 71 angeordneten Hydraulikanschluss 73 in Verbindung steht.
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Zur Beaufschlagung der Arbeitszylinder 66 (Nehmerzylinder) eignet sich beispielsweise die in den 9 und 10 veranschaulichte, einen integrierten hydraulischen Druckverstärker aufweisende Speiseeinheit 74. Diese umfasst ein die Pressachse X umgebendes Ringgehäuse 75 mit einem Ringzylinder 76, in welchem ein Ringkolben 77 parallel zur Pressachse X verschiebbar geführt ist. In dem Ringgehäuse sind sechzehn (sich parallel zur Pressachse X erstreckende) Geberzylinder 78 ausgeführt, die mit jeweils einem (mit einem Hydraulikanschluss 73 verbindbaren) Druckausgang 79 kommunizieren. In jedem Geberzylinder 78 ist ein Geberkolben 80 dichtend geführt, wobei die sechzehn Geberkolben 80 mit dem Ringkolben 77 fest verbunden sind. Auf der gegenüberliegenden Seite des Ringkolbens 77 befindet sich ein (über einen nicht gezeigten Hauptanschluss beaufschlagbarer) Niederdruckraum 81.
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Seitlich, d. h. an beiden Stirnseiten der Pressbacken 24 in Richtung der Pressachse X, stehen von den Pressbacken 24 jeweils zwei Steuerzapfen 82 ab. Diese greifen in jeweils eine zugeordnete Steuerkulisse 83 eines Steuerrings 84 ein, welcher an dem auf der betreffenden Stirnseite der Radialpresse vorgesehenen Lagerring 71 um die Pressachse X drehbar gelagert ist. Je nach der Ausführung der Steuerkulissen 83 lässt sich auf diese Weise durch Drehen der beiden Steuerringe 84 die Presse (durch radial nach außen gerichtete Bewegung der Pressbacken 24) öffnen und/oder eine Eilzustellung der Pressbacken 24 bewirken, um diese vor dem unter Verwendung der Speiseeinheit (s. o.) erfolgenden Kraftpressen in Anlage an das Werkstück zu bringen.
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Die in den 5 bis 10 veranschaulichte Radialpresse zeichnet sich – unabhängig von der Verwendung des Carbonfaserringes 52 – durch eine Mehrzahl von Gestaltungsmerkmalen und sonstigen strukturellen Besonderheiten aus, die sich bereits für sich genommen nicht in naheliegender Weise aus dem Stand der Technik ergeben, aber schon gar nicht in ihrem funktionalen Zusammenwirken und ihrer Kombination miteinander, so dass unabhängig von der Verwendung des Carbonfaserringes 52 erfinderische Gehalte vorliegen. Dies gilt namentlich für den Aufbau einer innerhalb eines (aus einem beliebigen geeigneten Material bestehenden) Zugringes angeordneten Kernstruktur aus einzelnen, zu einem Ring zusammengefügten Segmenten, für den Einzelantrieb der Pressbacken mittels einzelner, den individuellen Pressbacken zugeordneter, bevorzugt paarweise vorgesehener, einzeln, gruppenweise oder gemeinsam beschickter Nehmerzylinder, für die synchrone Beaufschlagung der Nehmerzylinder aus einer ringförmigen, sich bevorzugt um die Pressachse herum erstreckenden gemeinsamen Speiseeinheit, für die Integration einer Druckübersetzung in eine mehrere Nehmerzylinder versorgende Speiseeinheit durch mechanische Koppelung einer Mehrzahl von Geberzylindern mit einem Hauptzylinder, etc. Die Anmelderin behält sich vor, auf dem Wege von Teilanmeldungen Schutz für Radialpressen zu beanspruchen, die sich durch eines oder mehrere miteinander kombinierte der vorstehenden Merkmale oder durch andere der vorliegenden Offenbarung entnehmbare Merkmale auszeichnet, ohne dass radial außerhalb der Pressbacken mindestens eine diese umgebende, sich in einer im Wesentlichen auf der Pressachse senkrecht stehenden Ebene in ringförmig geschlossener Form um die Pressachse herum erstreckende Faserstruktur vorgesehen ist.
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Bei dem vierten, in
11 der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine Radialpresse, wie sie ihrer Bauart und Funktionsweise nach aus der
DE 2844475 A1 bekannt und dort eingehend (im Zusammenhang mit der dortigen
1) beschrieben ist. Die Grundstruktur
1 ist hier in Form eines Gehäuses
85 ausgeführt. Und die Antriebseinheit umfasst einen parallel zur Pressachse X verschiebbaren Druckring
86, der mit ersten Steuerflächen
87 der Pressbacken
24 zusammenwirkende zweite Steuerflächen
88 aufweist. Bei dieser Radialpresse wird die vorliegende Erfindung zum einen dadurch umgesetzt, dass der Druckring
86 in Verbundbauweise ausgeführt ist, indem er einen in eine korrespondierende Aufnahmenut
89 eingebetteten, die Faserstruktur
20 bildenden ersten Carbonfaserring
90 aufweist. Angeordnet ist dieser benachbart jener Stirnseite
91 des Druckringes
86, die dem Widerlager
92, an welchem sich die Pressbacken
24 radial verschiebbar geführt abstützen, benachbart ist. Dort nimmt die radiale Wandstärke des Druckrings
86 bauartbedingt ab, so dass die festigkeitssteigernde Wirkung des ersten Carbonfaserringes
90 hier besonders effektiv wirkt.
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Zum anderen ist ein zweiter Carbonfaserring 93, wiederum in eine korrespondierende umlaufende Aufnahmenut 94 eingebettet, am Außenumfang des Gehäuses 85 vorgesehen, und zwar radial außerhalb des Zylinderraumes 95. Dort wirken bei einer Beaufschlagung des Zylinderraumes 95 mit hohem Fluiddruck erhebliche Kräfte und Spannungen, die besonders wirksam mittels des zweiten Carbonfaserringes 93 aufgefangen werden können.
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In der vorstehend im Zusammenhang mit 11 beschriebenen Umsetzung der Erfindung lassen sich Radialpressen dieser grundsätzlichen Bauweise besonders kompakt gestalten, d. h. insbesondere mit gegenüber dem Stand der Technik reduzierten Außenabmessungen; bzw. Radialpressen mit Abmessungen, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt sind, lassen sich ohne Gefahr für ihre Funktion mit höheren Drücken betreiben, so dass entsprechend höhere Umformkräfte zur Verfügung stehen als bei gleich großen Radialpressen nach dem Stand der Technik.
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Das gilt Übrigens unabhängig davon, ob das Öffnen der Presse, wie bei dem Ausführungsbeispiel veranschaulicht, über mechanische Rückhubfedern
96 erfolgt oder aber über einen Rückhubzylinder. Und auch auf nach dem gleichen Funktionsprinzip basierende, insoweit ähnliche, sich allerdings hinsichtlich der konstruktiven Gestaltung des Druckrings
86 und des Gehäuses
85 von der
DE 2844475 A1 unterscheidende Radialpressen (vgl. beispielsweise
EP 1302255 B1 ) lässt sich die Erfindung in entsprechender Weise anwenden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 4135465 A1 [0002, 0033]
- DE 19912976 A1 [0002]
- DE 19817882 B4 [0002]
- DE 10149924 A1 [0002]
- DE 2844475 A1 [0002, 0046, 0049]
- DE 3611253 A1 [0002]
- DE 10047025 C2 [0002]
- DE 3331721 A1 [0002]
- EP 1302255 B1 [0049]
