DE2147306A1

DE2147306A1 - Hydraulische Presse

Info

Publication number: DE2147306A1
Application number: DE19712147306
Authority: DE
Inventors: Arnold Dipl.-Ing. Frauenfeld Amacker (Schweiz)
Original assignee: Amacker & Schmid AG, Frauenfeld, Thurgau (Schweiz)
Priority date: 1970-12-02
Filing date: 1971-09-17
Publication date: 1972-06-08
Also published as: CH517586A; IT939034B; GB1339934A; US3756145A; FR2117059A5; AT309224B

Description

Dipl.-fnn. HaRO Albrucht ,,

Patentanwalt 2 1

1 Berlin 28
Edelhofdamm 26
Telefon 401 29 6$ 16. SEP. 1971

3871/Re

AMACKER & SCHMID AG, Frauenfeld (Thurgau, Schweiz)

Hydraulische Presse

Hydraulische Pressen, mit einem in einem Zylinder verschiebbaren Presskolben, sind für die verschiedensten Zwecke bekannt. Pur die Durchführung eines Pressvorganges wird dem Zylinder eine Druckflüssigkeit zugeführt, um den Presskolben zu verschieben. Die maximale Kraft, die der Kolben ausüben kann, ist dabei proportional zum Druck der flüssigkeit und zur Kolgenfläche. Das maximale pro Zeiteinheit zuzuführende !Flüssigkeitsvolumen bestimmt sich als Produkt der Kolbenfläche mit der verlangten Hubgeschwindigkeit. Die für die flüssigkeitszufuhr verwendete Pumpe muss für eine Leistung ausgelegt sein, die gleich dem Produkt von Plüssigkeitsvolumen pro Zeiteinheit mal Druck bzw, von Hubgeschwindigkeit mal maximale Kraft ist.

Pur manche Anwendungen, z.B. zum Verleimen oder unter Umständen auch zum Prägen u.dgl., werden nun Pressen benötigt, die eine grosae Kraft nur auf einer relativ kleinen Presehubstrecke aufbringen müssen, die aber auch, insbesondere für den Werkstückwechsel, einen grösseren Einstellhub mit kleinerer Kraft ausführen können. Für diese Anwendungen sind die bekannten hydraulischen Pressen unbefriedigend, v/eil die Druckflüssig«

209824/0574 BAD ORIGINAL

keitspumpe für eine Leistung ausgelegt sein muss, die sehr viel grosser ist als die beim Einstellhub bei sehr kleiner Kraft effektiv benötigte Leistung und als die beim Presshub bei sehr kleiner Hubstrecke und Hubgeschwindigkeit effektiv benötigte Leistung.

Gegenstand der Erfindung ist nun eine hydraulische Presse mit zwei in Reihe zueinander zwischen einem Maschinengestell und einem beweglichen Pressglied angeordneten hydraulischen Presseinheiten mit je einer Druckkammer und je einem relativ zu einer festen Wand der Druckkammer beweglichen, die Druckkammer abschliessenden Uebertragungsglied, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermöglichung der Durchführung eines Einst ellhubes mit hoher Geschwindigkeit und kleiner Kraft und eines Presshubes mit kleiner Geschwindigkeit und grosser Kraft innerhalb jedes Preesvorganges und bei reduzierter Hydraulikpumpenleistung die die Druckkammer begrenzende wirksame Oberfläche des Uebertragungsgliedes in einer der Prasseinheiten wesentlich grosser, vorzugsweise mindestens fünf mal grosser ist als in der anderen Presseinheit _a

Bei dieser Presse kann man zuerst, für die Durchführung eines Einstellhubes, Druckflüssigkeit der Presseinheit mit der " kleineren wirksamen Fläche des Uebertragungsgliedes aufuhren. Je kleiner hier die wirksame Fläche ist_s desto geringer ist natürlich auch die für eine gegebene Hubgeschwindigkeit erforderliche Flüssigkeitsmenge pro Zeiteinheit, Dann karm man die Druckkammer dieser Presseinheit absperren und dadurch ihr uebertragungsglied mit der festen Wand praktisch formso&lüssig verriegeln. Der eigentlich© Presahub kann dann mittels der anderen Presseinheit durchgeführt werden, in der die wirksame Fläche des Uebartragungsgliedes entsprechend der verlangten maximalen Presskraft dimensioniert ist.

.Die Zufuhr von Druckflüssigkeit zu den beiden Presseinheitan kann natürlich in einfacher Woiso, wie nachstehend noch er-

209824/0^4 · BAD

läutert, automatisch gesteuert werden.

Die Presseinheiten können je einen in einem Zylinder verschiebbaren, das Uebertragungsglied bildenden Kolben aufweisen* Es ist aber auch möglich, wenigstens in der Presseinheit mit der ^rösseren. ..wirksamen -Oberfläche, .dea U-ebertragungsgliedes~das-leizte.re. .als -Membran ..st&tt .als · Kolben auszubilden.». ......

_;Hydrauliacha:: Pressen· mit zwei· in Keiha geschalteten Preesein*- ..hei-ten-eind.an.ßich..bekannte Bei. diesen haben..jedoch die · beeiden- Preeseinhait en ..etwa gleich, grosse wirksame "Flächen"und " dienen -völlig anderen. Zwecken als in der vorliegenden .Erfindung*,.In. der schweizerischen.Patentschrift 409 6-34- wird dia eine Presseinheit nur bei einem Werkzeugwechsel betätigt, um die Länge des Press-Stössels zu verändern. In der britischen Patentschrift 1 086 477 liegt die zweite Presseinheit nicht zwischen der ersten und dem beweglichen Pressglied, sondern zwischen der ersten Einheit und einem Werkstückhalter-Tisch, um diosen elastisch gegen ein Werkstück zu drücken.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung'nachstehend näher erläutert. In der Zeichnung ist als Beispiel schematisiert eine hydraulische Presse in Seitenansicht und zum Teil im Vertikalschnitt dargestellt, wobei die Druckflüssigkeits-Zufuhrmittel nur rein schematisch angedeutet sind.

Die dargestellte Presse besitzt einen Ständer 1, der einen unteren, feststehenden Pressbalken 2 trägt, mit welchem ein oberer, bewegbarer Pressbalken 3 zusammenwirkt. Der Pressbalken 3 ist an einem Presetempel 4 gehalten, der im Ständer 1 vertikal verschiebbar geführt ist. Der Ständer 1 besteht vorzugsweise aus einer dicken, massiven Stahlplatte, so dass an der Stelle, wo der Presstempel in dieser Platte geführt ' ist, keine Verdickung der Platte notwendig ist, Die Platte kann daher in einfacher Weise billig hergestellt werden.

209824/0574

Die Presse ist beispielsweise dazu bestimmt, Werkstücke zu verleimen. Sie muss dabei auf die Werkstücke eine grosse Kraft ausüben, wobei die Werkstücke aber nur sehr wenig zusammengedrückt werden. Mit der grossen Kraft muss also nur ein sehr kleiner Presshub zurückgelegt werden. Dagegen ist für den Werkstückwechsel ein grösserer Einstellhub des Pressbalkens 3 bzw. des Presstempels 4 erforderlich, wobei aber die Kraft sehr klein sein kann.

Die Presse besitzt daher zwei in Reihe geschaltete Prasseinheiten, *von denen die eine mit relativ kleiner Kraft einen relativ grossen Hub, nämlich den erwähnten "Einstellhub", bewirken, kann. Durch Sperren der Druckflüssigkeits-Zu- und -abfuhr kann man dann diese eine Presseinheit in jeder beliebigen Stellung praktisch verriegeln und mit der anderen Presseinheit den eigentlichen "Presshub" bewirken.

Die erste Presseinheit besitzt einen Zylinder 5, in welchem ein Presskolben 6, der vom oberen Ende des Presstenipels 4 gebildet ist, verschiebbar ist. Den Presskolben 6 umgibt im Zylinder 5 ein Dichtungsring 7, der zwischen zwei Gleitringen 8 gepresst ist. Der vom Presskolben 6 abgeschlossene Innenraum des Zylinders 5 bildet eine Druckkammer 9, die über eine Bohrung mit einem Sperrventil IO verbunden ist. Das Sperrventil 10, dem über eine Leitung 11 Druckflüssigkeit zugeführt werden kann, ist unmittelbar am Zylinder 5 befestigt, damit hohe Drücke, die in der Druckkammer 9, wie nachstehend beschrieben, entstehen können, sich nicht in Zu- bzw. Ableitungen auswirken können.

Die zweite Presseinheit, die nur den kleinen eigentlichen Presshub ausführen muss, besitzt anstelle eines Presskolbens eine Membran 12 als Uebertragungsglied, Zwischen dieser Membran 12 und einer feststehenden, mit dom Maschinengestell 1 über Säulen la starr verbundenen Platte 13 ist eine Druckkammer 14 eingeschlossen, welcher Druckflüssigkeit über

209824/0574

BAD ORIGINAL

Leitung 15 zugeführt werden kann. Zwischen der freien unteren Oberfläche der Membran 12 and der Oberseite des Zylinders 5 der ersten Presseinheit ist als Druckübertragungsglied ein . Membranteller 16 angeordnet.

Die Presse wird wie folgt betrieben.

Eine oder mehrere Druckfedern 17, die sich einerseits im Ständer 1 und andererseits an einem mit dem Presstempel 4 starr verbundenen Teller 18 abstützen, drücken normalerweise den Presstempel 4 und damit auch den Kolben 6-, den Zylinder 5, den Membranteller 16 und die Membran in die dargestellte obere Ausgangsstellung.

Pur die Durchführung eines Pressvorganges wird eine automatische Steuereinrichtung 21 eingeschaltet. Diese verbindet nun zuerst über ein Ventil 22 eine Pumpe 23 mit einer Leitung 24 und über ein Ventil 25 diese Leitung 24 mit der Leitung Gleichzeitig ist das Sperrventil 10 geöffnet. Daher fördert die Pumpe 23 Druckflüssigkeit in die Druckkammer 9 der ersten Presseinheit und drückt im Zylinder 5 den Kolben 6 und damit den Presstempel 4 und den Pressbalken 3 nach unten. Hierbei ist vorerst nur eine sehr kleine Kraft erforderlich, so dass bei einer wirksamen Kolbenfläche des Kolbens 6 von beispiels-

2
weise etwa 50 cm der maximale Pumpendruck von beispielsweise etwa 20 Atü nicht voll ausgenutzt werden muss. In dieser Weise kann ein Einstellhub des Pressbalkens 3 von bis zu beispielsweise etwa 3 cm bewirkt werden, wozu ein Druckflüssigkeit svoli
benötigt würde,

2 3

flüssigkeitsvolumen von maximal 50 cm χ 3 ca= 150 cnr

Schliesslich trifft der Pressbalken 3 auf ein zu pressendes Werkstück. Nun soll die erste Presseinheit verriegelt und die zweite Presseinheit eingeschaltet werden. Vorzugsweise ist zu diesem Zweck die Steuereinrichtung 21 so ausgebildet, dass sie auf einen Druckanstieg anspricht, der in der Druck-

209824/0574

kammer 9 auftritt, wenn der Pressbalken 3 auf Widerstand stösat. Die Steuereinrichtung 21 kann etwa mit einem nicht dargestellten Manometer oder Druckschalter verbunden sein, der an die Druckkammer 9 angeschlossen ist.

Wenn die Steuereinrichtung 21 das Auftreffen des Pressbalkens 3 auf das Werkstück festgestellt hat, schliesst sie zunächst das Sperrventil IO und steuert das Steuerventil 25 um. Durch das Schliessen des Sperrventils 10 wird der Kolben 6. praktisch mit dem Zylinder 5 verriegelt, was, wie schon erwähnt, in jeder Stellung des Kolbens 6 relativ zum Zylinder 5 möglich P ist. Dann öffnet die Steuereinrichtung ein Ventil 26, wodurch die Leitung 24 mit der Leitung 15 verbunden wird, so dass Druckflüssigkeit in den Druckraum 14· der zweiten Presseinheit strömt.

Die die Druckkammer 14 begrenzende wirksame Oberfläche der Membran 12 ist wesentlich grosser als die wirksame Kolbenfläche des Presskolbens 6 der ersten Presaeinheit. Beispielsweise hat die Membran 12 eine wirksame Oberfläche von etwa

2
1600 cm . Daher können durch die Druckflüssigkeit bei einam Druck von beispielsweise 20 Atü die Membran 12 und damit Über den Membranteller 16 und den Zylinder 5 der mit letzterem verriegelte Presstempel 4 mit einer Kraft von bis zu etwa 30 000 kg nach unten gedruckt werden. Bei einem sehr kleinen Presshub von weniger als 1 mm liegt dab^i das benötigte Druckflüssigkeit svolumen in der gleichen Grössenordnung wie das vorher für den Einstellhub benötigte Volumen.

Es ist klar, dass bei der Uebertragung dieser grossen Kräfte in der Druckkammer 9 sehr hohe Uebertragungsdrückö auftreten, beispielsweise bis zu etwa 30 000 : 50 = 600 Atü oder mehr. Diese Drücke lassen sich aber insbesondere dann leicht beherrschen, wenn das Sperrventil 10 wie beschrieben unmittel-. bar am Zylinder 5 angeordnet ist. Zudem ist zu beachten, dass das Sperrventil 10 bei diesen hohen UebertragungedrUcken

20982A/0874

n;Lcht geschaltet werden muss.

Um das Auftreten hoher Drücke in der Leitung 11 auch bei einer allfälligen geringen Leckage des Sperrventils 10 mit Sicherheit zu vermeiden, ist die Leitung 11 über das umgesteuerte Ventil 25 und eine nicht gezeichnete Ablaufleitung mit einem Sumpf 27 verbunden.

Nach Beendigung des Pressvorganges, beispielsweise nach Ablauf einer vorbestimmten Zeitspanne seit dem Oeffnen des Ventils 26, steuert die Steuereinrichtung 21 das Ventil 26 um, so dass, die Leitung 15 von der Leitung 24 getrennt und über eine nicht gezeichnete Rücklaufleitung mit dem Sumpf 27 verbunden wird. Kurz danach, wenn sich der hohe Uebertragungsdruck in der Druckkammer 9 abgebaut hat, öffnet die Steuereinrichtung 21 das Sperrventil 10. Die Federn 17 bringen den Presstempel 4 in die Ausgangsstellung zurück, wobei die Druckflüssigkeit aus den Druckkammern 14 und 9 (bei umgesteuertem Ventil 25) in den Sumpf abfliesst.

Selbstverständlich kann zur weiteren Vergleichmässigung der Pumpenbeanspruchung an den Pumpenauslass bzw. an die Leitung 24 in bekannter Weise ein Druckmittel-Akkumulator bzw. -Speicher (nicht dargestellt) angeschlossen sein, was eine weitere Herabsetzung der Spitzenleistung und damit der Grosse der eigentlichen Pumpe ermöglicht.

Am Zylinder 5 sind noch einer oder mehrere Bolzen 19 befestigt, die durch Oeffnungen in dem am Presstempal 4 befestigten Teller 18 hindurchtreten und unterhalb des Tellers 18 Köpfe aufweisen, welche zur Begrenzung des Hubes des Presstempels 4 relativ zum Zylinder 5 dienen. Ferner sind die unteren Enden oder Köpfe der Bolzen 19 in Bohrungen einer mit dem Ständer starr verbundenen Scheibe 20 geführt. Daher verhindern die Bolzen 19 eine Drehung des Zylinders 5. Für die Begrenzung des Hubes der Membran 12 sind am Umfang des Membrantellers

209824/0574

vorspringende Lappen I6a vorgesehen, die mit den Oberseiten der Säulen la zusammenwirken können.

Natürlich sind zahlreiche Aenderungen der beschriebenen Presse möglich. So könnte man beispielsweise die Ventile 22, 25 und 26 in einem einzigen Steuerorgan zusammenfassen. Andererseits könnten die beiden Ventile 10 und 25 durch ein einziges Ventil ersetzt werden. Anstelle des umsteuerbaren Ventils 22, welches ψ die von dar Pumpe 23 geförderte Druckflüssigkeit, wenn sie nicht benötigt wird, in den Sumpf 27 zurückleitet, könnte in einer anspruchsloseren, billigeren Ausführung auch einfach ein TJeberdruckventil vorgesehen sein. Ferner könnte man gewünschtenfalls die Steuereinrichtung 21 so ausbilden, dass sie dio Umschaltung von der ersten auf die zweite Presseinheit jeweils dann vornimmt, wenn ein vorbestimmtcis Flüssigkeitsvolumen in die Druckkammer 9 geströmt ist bzw. wenn der Presskolben 6 relativ zum Zylinder 5 um eine vorbestimmte Strecke verschoben worden ist, oder dann, wenn eine vorbestimmte Zeit vergangen ist, seitdem Druckflüssigkeit in die Druckkammer 9 einströmen gelassen wurde. Unter Umständen könnte man auf die beschriebene automatische Steuerung auch ganz verzichten und die Druckflüssigkeitszufuhr zu den Druckkammern 9 und 14 mittels entsprechender Ventile von Hand steuern.

209824/0574
BAD ORIGINAL

Claims

Patentansprüche

I₄J Hydraulische Prasse, mit zwei in Heihe zueinander zwischen einem Maschinengestell (1,13) und einem beweglichen Pressglied (3,4) angeordneten hydraulischen Presseinheiten (5,9,6 und 13,14,12) mit je einer Druckkammer (9 bzw. 14) und je einem relativ zu einer festen //and (5 bzw. 13) der Druckkammer beweglichen, die Druckkammer abschliess^nden Uebertragungsglied (6 bzw. 12), dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermöglichung der Durchführung eines Einstellhubes mit hoher Geschwindigkeit und kleiner Kraft und eines Presshubes mit kleiner Geschwindigkeit und grosser Kraft innerhalb jedes Pressvorganges und bei reduzierter Hydraulikpumpenleistung die die Druckkammer (9 bzw. 14) begrenzende wirksame überfläche des Uebertragungsgliades (6 bzw. 12) in einer der PressJinheiten (13,14,12) wesentlich grosser, vorzugsweise mindestens fünf mal grosser ist als in der anderen Presseinheit (5,9,6).
2. Verfahren zum Betrieb der hydraulischen Presse gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man für die Durchführung eines Pressvorganges zuerst Druckflüssigkeit durch einen Einlass (lü,ll) in die Presseinheit (5,9,6) mit der kleineren wirksamen Oberfläche des Uebertragungsgliedes.(6) einführt, um einen ilinstellhub des Pressgliedes (3,4) zu bewirken, dann den genannten Einlass (10,11) sperrt und Druckflüssigkeit in die andere Pr^sseinheit (13,14,12) einführt, um mit grösserer Kraft und kleinerem feg als beim Einstellhub einen Presshub das Pressgli^des (3,4) zu bewirken.

209824/0574

- ίο -
3. Prasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die wirksame Oberfläche des einen Uebertragungsgliedas (12) wenigstens zwanzig mal, vorzugsweise 30 bis lOOmal, grosser ist als die wirksame Oberfläche des anderen Uebertragungsgliades (6),
4» Presse nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass zum Betätigen von Absperrorganen (10,25,26,22) in Druckflüssigkeitszuleitungen (11,15) zu den beiden Druckkammern (9,14) eine Steuereinrichtung (21) angeordnet ist, welche betätigbar ist, um zuerst mindestens ein Absperrorgan (10,25) in einer Zuleitung (11) zur Presseinheit (5,9,6) mit der kleineren wirksamen Oberfläche des Uobertragungsgliedes (6) zu öffnen, nach Durchfuhrung eines Einstellhubes des Pressgliedes (3,4) dieses Absperrorgan (10,25) wieder zu schliessen und dann ein Absperrorgan (26) in einer Zuleitung (15) zur anderen Presseinheit (13,14,12) zu öffnen,
5. Prasse nach Anspruch 4, dadurch gekonnzeichnet, dass in der erstgenannten Zuleitung (11) ein Absperrorgan (10) unmittelbar an oder in der Wand (5) der betreffenden Druckkammer (9) angeordnet ist.
6. Prasse nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (21) dazu eingerichtet ist, nach Durchführung des Einstellhubes einen Druckanstieg in der Presseinheit (5,9,6) mit dar kleineren wirksamen Oberfläche das Uebertragungsgliedes (6) festzustellen und in Abhängigkeit von diesem Druckanstieg das Absperrorgan (10,25) in der erstgenannten Zuleitung (11) zu schlieasen und dann das Absperrorgan (26) in dar zweitgenannten Zuleitung (15) zu öffnen.

209824/0574
7. Presse nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (21) ferner dazu eingerichtet ist, nach Ablauf einer vorbestimmten Zeitspanne seit dem Oeffnen des Absperrorgans (26) in der zweitgenannten Zuleitung (15) zuerst ein Absperrorgan (26) in einer Ableitung (15) aus der Presseinheit (13,14,12) mit der grösseren wirksamen Oberfläche des Uebertragungsgliedes (12) und anschliessend mindestens ein Absperrorgan (10) in einer Ableitung (11) aus der anderen Presseinheit (5,9,6) zu öffnen, um Druckflüssigkeit aus den beiden Druckkammern abfliessen zu lassen.
8_# Presse nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zum Zurückführen des Pressgliedes (3,4) mindestens eine Feder (17) zwischen einem mit dem Pressglied (3,4) starr verbundenen Teil (18) und einem mit dem Maschinengestell starr verbundenen Teil (l) angeordnet ist,
9. Presse nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens die Presseinheit (5,9,6) mit der kleineren wirksamen Oberfläche des Uebartragungsgliedes (6) einen Zylinder (5) aufweist, in welchem das als Presskolben ausgebildete Uebertragungsglied (6) verschiebbar angeordnet ist»
10. Presse nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass in der Presseinheit (13,14,12) mit der grösseren wirksamen Oberfläche des uebertragungsgliedes (12) dieses letztere eine Membran ist.
11. Presse nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (12) an einem mit dem Maschinengestell starr verbundenen Teil (13) befestigt ist, welcher die feste Wand der der Membran (12) zugeordneten Druckkammer (14) bildet, dass an der Membran (12) der Zylinder (5) direkt oder über sin Zwischenglied (16) anliegt und dass der Presskolben (6) mit dem Pressglied (3,4) starr verbunden ist.

209824/0574

Leerseite