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Bezeichnung: Druckmittelbetätigte Presse zur spanlosen Formgebung
Beschreibung: Die Erfindung betrifft eine druckmittelbetätigte Presse zur spanlosen
Formgebung mit gegenüberliegenden Werkzeugträgern, von denen wenigstens einer verschiebbar
an Säulen geführt und durch einen Druckmittelantrieb gegenüber dem anderen ttterkzeugttäger
verfahrbar ist. Solche bekannten, meist hydraulisch betriebenen Pressen haben einerseits
zwar den Vorteil eines stets gleichmäßigen Arbeitsvermögens trotz geringer räumlicher
Abmessungen des Antriebs, besitzen andererseits aber auch verschiedene Nachteile,
aufgrund derer den darin unterlegenen mechanisch ange-triebenen Pressen oft der
Vorzug gegeben wird. Vor allem ergeben sich bei druckmitvelbetätigten Pressen immer
wieder Schwierigkeiten hinsichtlich eines genauen Anfahrens der Endlage des verfahrbaren
Werkzeugträgers.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine druckmittelbetätigte
Presse der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, bei der die bisher noch bestehenden
Nachteile insbesondere hinsichtlich eines genauen Anfahrens der Endlage der Werkzeugträger
-beseitigt sind und die die Vorzüge der Druckmittelbetätigung mit den Vorzügen eines
mechanischen Antriebs in sich vereint.
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Das ist erfindungsgemäß im wesentlichen dadurch erreicht, daß der
verfahrbare Werkzeugträger mit einem feststehenden Querträger durch eine Kniehebelanordnung
verbunden ist und der Druckmittelantrieb an der Kniehebelanordnung angreift. Diese
Lösung besitzt einerseits den Vorteil eines stets gleichmäßigen Arbeitsvermögens
bei kompakter, raumsparender Bauweise, während andrerseits zugleich über die Kniehebelanordnung
große KräSte auf den Werkzeugträger übertragen werden können, wobei der Endpunkt
des Arbeitsweges durch die Strecklage der Knie hebel genau bestimmbar ist. Ferner
wird mit dieser Lösung eine optimale Geschwindigkeitssteurung des verfahrbaren Werkzeugträgers
während des Arheitshubes erreicht, da infolge der Kniehebelanordnung die erste Bewegungsphase
mit relativ hoher Geschwindigkeit abläuft, während die Bewegungsgeschwindigkeit
des Werkzeugträgers bei Näherung an die eigentliche Arbeitsstellung ohne besondere
Steurungsmaßnahmen am Druckmittelantrieb verlangsamt wird0 Eine vorteilhafte Weiterbildung
der Erfindung ist dadurch möglich, daß zwischen dem verfahrbaren Werkzeugträger
und dem feststehenden Querträger ein Kniehebelpaar angeordnet ist, wobei ein Arbeitsglied
des Druckmittelantriebs beiderends an jeweils einem der Kniehebel angreift. Auf
diese Weise wird ein paralleler Lauf des verfahrbaren Werkzeugträgers auch bei ungleichmäßiger
Belastung gesichert. Vor allem aber empfiehlt es sich, den Arbeitshub des Druckmittelantriebs
doppelt solang zu bemessen wie den von seinem Angriffspunkt an den Kniehebeln=-zwischen
deren Ausgangslage und deren Strecklage zurückzulegenden Weg. Dadurch wird während
eines Arbeitshubs des Druckmittelantriebs
4 I'J)4 die Strecklage
der Kniehebel durchfahren, bis diese in eine zur Ausgangslage symmetrische Stellung
gelangen. Während eines Arbeitshubes wird damit der Werkzeugträger von der Ausgangsstellung
in die Totpunktlage und wieder zurück in die Ausgangslage verfahren, so daß das
Werkzeug äußerst schnell wieder aus dem Werkstück freikommen kann. Darüberhinaus
ist es zugleich aber auch zweckmässig, zur Betätigung der Kniehebel einen doppelt
wirkenden Druckmittelantrieb vazusehen, mit dessen Hilfe die Kniehebel in jeder
Richtung mit voller Kraft betätigbar sind, so daß ein Hin- und Rückhub der Kniehebel
zwei Arbeitshübe des verfahrbaren Werkzeugträgers bewirkt. Ohne wesentlichen Mehraufwand
läßt sich damit die Arbeitsgeschwindigkeit wesentlich erhöhen.
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Außerdem ist es vorteilhaft, die Kniehebel jeweils aus verschieden
langen Hebelteilen zu bilden, wobei der längere Hebelteil demverfahrbaren Werkzeugträger
und der kürzere Hebelteil dem feststehenden Querträger zugeordnet ist. Durch diese
Maßnahme können schon bei relativ geringer Leistung des Druckmittelantriebs große
Pressenkräfte ereicht werden. Zweckmäßigerweise greift der Druckmittelantrieb dabei
an den Gelenkachsen der Kniehebel an.
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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist der Druckmittelantrieb
als quer zur Führungsrichtung des verfahrbaren Werkzeugträgers wirkender Druckzylinder
ausgebildet, so daß sich eine äußerst einfache Gestaltung des Pressenantriebs bei
hoher Betriebssicherheit ergibt. Zweckmäßig ist der Druckzylinder an dem feststehenden
Querträger gehalten und mit der Kolbenstange an den Kniehebeln angelenkt, wodurch
auch die Anordnung der Zuleitungen für das Druckmittel problemlos gestaltet werden
kann.
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Weiterhin empfiehlt es sich noch, den Druckmittelantrieb in Führungen
zu halten, die sich in der Bewegungsrichtung des verfahrbaren Werkzeugträgers erstrecken
und eine Ausgleichsbewegung in Abhängigkeit von der Stellung der Kniehebel gestatten.
Die so ermöglichte Lageveränderung des Druckmittel
antriebs sichert
in jeder Arbeitsphase eine optim) K-übertragung auf die Kniehebel. Schließlich ist
es von Vorteil, den verfahrbaren Werkzeugträger über dem gegengeordneten Werkzeugträger
vorzusehen und über die Kniehebel an einem darüberliegenden festen Querträger aufzuhängen,
da so das Gewicht des Werkzeugträgers und des Werkzeugs während des Arbeitshubes
der Presse in der Arbeitsrichtung wirksam wird und in der Arbeitsphase daher der
von dem Druckmittelantrieb ausgehenden Kraft nicht entgegenwirkt.
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Auf der Zeichnung ist die Erfindung in vorteilhaften Ausführungsbeispielen
dargestellt: Es zeigen: Fig. 1 einen Vertikalschnitt einer bevorzugten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Presse entsprechend dem Schnittverlauf 1-1 in Fig. 6 mit in
einer ersten Ausgangsstellung befindlichem Werkzeugträger, Fig. 2 einen mit der
Schnittdarstellung der Fig. 1 übereinstimmenden Vertikalschnitt, jedoch mit in einer
Totpunktstellung befindlichem Werkzeugträger, Fig. 3 einen weiteren mit der Fig.
1 übereinstimmenden Vertikalschnitt der erfindungsgemäßen Presse, jedoch in einer
zweiten Ausgangsstellung des Werkzeugträgers, Fig. 4 die erste Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Presse in einer Stirnansicht, Fig. 5 einen Vertikalschnitt der
ersten Ausführungsform mit gegenüber der Fig. 1 um 900 gedrehter Schnittebene gemäß
der Schnittlinie 5-5 in Fig. 6, Fig. 6 einen Querschnitt der ersten Ausführungsform
entsprechend dem Schnittverlauf 6-6 der Fig. 1,
Fig. 7 eine abgewandelte
Ausführungsform der erfindungsgemäßen Presse in einem der Fig. 1 entsprechenden
Vertikalschnitt.
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Die auf den Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen
Presse zur spanlosen Formgebung besitzen zunächst einen Sockel 10, auf dem vier
Führungssäulen 11 aufrechtstehend montiert sind. Die Führungssäulen 11 sind dabei,
wie vor allem die Fig. 6 erkennen lasst, in den ESkbereichen der Presse £in-gordnet.
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Ihre Montage auf dem Sockel 10 kann dabei wie bei anderen bekannten
Pressen erfolgt sein.
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Im oberen Endbereich der Säulen 11 ist ein Querträger 12 unverrückbar
festgelegt, an dem seinerseits ein Werkzeugträger 13 aufgehängt ist. Dem Werkzeugträger
13 ist ein zweiter Werkzeugträger 14 gegengeordnet. Beide Werkzeugträger 13, 14
sind zur Aufnahme von W1eWkzeugen 15, 16 zur spanlosen Formung eines Werkstückes
vorgesehen. Die auf den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele sind dabei
vor allem zum Stanzen und Prägen vorgesehen, aedoch können sie im Bedarfslauch.
beispielsweise zum Ziehen oder Fließpressen geeignet ausgebildet werden.
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Der obere Werkzeugträger 13 ist an den Säulen 11 längsverschiebbar
geführt. Er kann dabei in der Vertikalen dem unteren Werkzeugträger 14 zur Bearbeitung
eines Werkstückes 17 genähert werden. Hierzu ist der obere Werkzeugträger 13 durch
ein Kniehebelpaar 18, 19 an dem feststehenden Querträger 12 aufgehängt. Die Kniehebel
18, 19 sind dabei im wesentlichen im Verlauf einer vertikalen Mittelebene der Presse
im Abstand voneinander angeordnet.
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Sie sind dabei jeweils mit einem längeren Hebelteil 20 bzw.
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21 über eine Schwenkachse 22 bzw. 23 an Lagerböcken 24
bzw.
25 angelenkt, die auf der Rückseite des oberen Werkzeugträgers 13 vorgesehen sind.
Mit einem kürzeren Hebelarm 26 bzw. 27 sind die Kniehebel 18 und 19 andernends über
die Schwenkachsen28, 29 mit jeweils einem Lagerbock 30, 31 des feststehenden Querträgers
12 ver bunden.
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Zwischen den Kniehebeln 18, 19 ist ein Druckmittelantrieb angeordnet,
der bei den auf den Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen als Druckzylinder
32 ausgebildet ist.
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Der Druckzylinder 32 ist dabei, wie insbesondere die Fig. 5 erkennen
läßtj mit seinen Seitenbereichen an Führungen 33 gehalten, die parallel zu den Führungssäulen
11 ausgerichtet und an dem feststehenden Querträger 12 aufgehängt sind. Der Druckzylinder
32 ist dabei quer zur Führungsrichtung des oberen Werkzeugträgers 13 gehalten und
zugleich als doppelt wirkender Zylinder ausgebildet, wobei ein im Zylinderraum 34
angeordneter Druckkolben 35 mit entgegengesetzt abstehenden Kolbenstangen 36, 37
versehen ist. Die Kolbenstangen durchdringen jeweils eine der Stirnwände 38, 39
des Druckzylinders 32, wobei im Durchtrittsbereich die Dichtungen 40, 41 vorgesehen
sind. Die Kolbenstangen 36, 37 sind dabei mit ihren gabelförmigen Enden 42, 43 an
den Gelenkzapfen 44, 45 der Kniehebel 18, 19 angelenkt. Die Fig. 4 läßt dazu erkennen,
daß die Endgabeln 42, 43 der Kolbenstangen 36, 37 die ebenfalls gegabelten Enden
46, 47 der Hebelarme 20, 21 umfassen, die ihrerseits wiederum die mit dem Querträger
12 vereinigten kürzeren Hebelarme 26, 27 umfassen. Es ist an dieser Stelle noch
hinzuzufügen, daß der Druckzylinder 32 von beiden Stirnseiten her mit einem Druckmittel
beaufschlagt werden kann, wozu jede der Stirnwände 38 und 39 mit einer Druckmittelbohrung
48, 49 versehen ist, deren Anschluß an eine Druckmittelleitung in an sich bekannter
Weise ausgeführt sein kann. Der Übersicht halber ist deshalb der Anschluß der Druckmittelbohrungen
48,/des Druck-49
zylinders 32 an Druckmittelleitungen, sowie auch
der zugehörige Druckmittelerzeuger auf den Zeichnungen nicht mit dargestellt.
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Der dem oberen Werkzeugträger 13 gegenüberliegende untere Werkzeugträger
14 ist, wie eingangs schon erwähnt, ebenfalls an den Führungssäulen 11 geführt.
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Der g untere Werkzeugträger 14 sitzt dabei zugleich aber auch einem
kolben 51 auf, der aufrechtstehend in dem Zylinder 52 geführt ist. Der Zylinder
52 seinerseits ist in Art einer Spindel ausgebildet und besitzt ein Außengewinde
53, mit dem er in eine Mutter 54 eingesetzt ist. Die Mutter 54 ist dabei von der
zugleich die Führungssäulen tragenden Sockelplatte 55 gehalten, sodaß der Zylinder
52 durch seine Verdrehung gegenüber der Mutter 54 und damit gegenüber der Sockelplatte
55 höhenverstellbar ist. Bei der auf der Zeichnung dargestellten Lösung ist die
Mutter 54 zu-dem drehbar in der Sockelplatte 55 gelagert, so daß zur Höherstellung
des Zylinders 52 ggf. auch die Mutter verdreht werden kann.
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Der Innenraum 56 des Zylinders 52 ist mit einem Druckmittel beaufschlagt,
derart, daß der Kolben 51, wie in den Fig. 1 bis 3 dargestellt, gegen die obere
Stirnwand 57 des Zylinders 52 anstößt. Dabei ragt der Kolben 51 soweit aus dem Zylinder
52 vor, daß zwischen der Außenseite der Zylinderstirnwand 57 und der Rückseite des
unteren Werkzeugträgers 14 ein Freiraum 58 verbleibt.
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Der mit dem Druckmittel beaufschlagte Innenraum 56 des Zylinders 52
ist über eine Kolbenbohrung 59 an eine Druckmittelleitung angeschlossen, die über
ein Drosselrückschlagventil zu einem DruckspEicher führt, Der besseren Übersicht
halber ist dieser Teil des Druckmittelsystems nicht in seiner konstruktiven Ausführung,
sondern im Rahmen der Darstellung der Fig. 1 durch Schaltsymbole dargestellt, die
der DIN Norm 24 300 entsprechen. Das
Drosselrückschlagventil ist
dabei mit dem Bezugszeichen 60 und der Druckspricher mit dem Bezugszeichen 61 gekennzeichnet.
Der Vollständigkeit halber ist noch hinzuzufügen, daß bei den auf den Zeichnungen
dargestellten Ausführungsformen als Druckmittel eine Hydraulikflüssigkeit dient.
Daher ist in dem Zylinder 52 zusätzlich noch eine Entlüftungsbohrung 62 aus dem
Innenraum 56 herausgeführt.
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Die erfindungsgemäße Presse arbeitet wie folgt.
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In der in der Fig. 1 dargestellten Ausgangsstellung des verfahrbaren
Werkzeugträgers 13 wird zunächst das zu bearbeitende Werkstück 17 zwischen den Werkzeugen
15, 16 positioniert. Alsdann wird der Druckzylinder 32 durch die Druckmittelbohrung
48 der Zylinderstirnwand 38 mit dem Druckmittel beaufschlagt, während das in dem
Zylinderraum 34 befindliche Druckmittel durch die Druckmittelbohrung 49 der anderen
Zylinderstirnwand 39 abgelassen wird. Zur Druckerzeugung können dabei an sich bekannte,
den jeweiligen Möglichkeiten angepasste Aggregate verwendet werden.
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Bei der Beaufschlagung des Druckzylinders 32 von der Zylinderstirnwand
38 her, wird der in der Darstellung der Fig. 1 auf der rechten Zylinderseite sitzende
Kolben 35 in Richtung auf eine linke Endstellung belastet, wie sie in der Fig. 3
dargestellt ist. Über die Kolbenstangen 36 und 37 werden die Kniehebel 18, 19 in
der gleichen Richtung mitgenommen, wobei sie zunächst in eine Strecklage gebracht
werden, wie sie in der Fig. 2 dargestellt ist. Bei dieser Verschwenkung der Kniehebel
18,19 wird der Werkzeugträger 13 mit dem an ihm angeordneten Werkzeug
15
entlang den Führungssäulen 11 auf den unteren Werkzeugträger 14 zu verfahren, bis
beim Erreichen der Totpunktlage der Kniehebel der Werkzeugträger 13 seine untere
Arbeitsstellung erreicht. In den auf der Zeichnung dargestelten Ausführungsbeispielen
ist der Arbeitshub des Druckkolbens 35 doppelt so lang bemessen wie der von den
Kniehebeln 18, 19 im Bereich der Anlenkung der Kolbenstangen 36, 37 zwischen der
Ausgangslage und der Strecklage zurückzulegende Weg. Hierdurch wird bei einer weiteren
Beaufschlagung des Druckzylinders 32 in der gleichen Richtung das Kniehebelpaar
18, 19 über die Totpunktlage hinaus in eine der Ausgangslage symetrischen Endlage
verschwenkt. Der verfahrbare Werkzeugträger 13 wird auf diese Weise während eines
Arbeitshubes des Druckkolbens 35 aus der oberen Ausgangsstellung in die Arbeitslage
und wieder zurück in eine obere Ausgangsstellung verfahren, sodaß die Umschaltung
der Druckmittelbeaufschlagung des Druckzylinders 32 nur erfolgen muß, wenn der Werkzeugträger
13 sich in der oberen Ausgangslage befindet. Mit der auf der Zeichnung dargestellten
Ausführung der erfindungsgemäßen Presse lassen sich etwa zwischen 50 und 200 Arbeitshübe
des Werkzeugträgers 13 pro Minute erreichen. Der Hub des Hydraulikkolbens ist dabei
mit etwa 80 mm und der Hub des Arbeitswerkzeuges 13 mit etwa 15 - 20 mm gewählt.
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Der untere Werkzeugträger 14 wird durch seine Lagerung auf dem Di-uckmittel
beaufschlagten Kolben 51 beim Aufsetzen des Oberwerkzeuges 15 auf dem Werkstück
zunächst unter Verdrängung des Druckmittels abwärts bewegt, wobei ein Teil des Druckmittels
aus dem Innenraum 56 des Zylinders 52 durch die Drossel des Drosselrückschlagventils
60 in den Druckspeicher 61 gedrängt wird. Auf diese Weise gibt der untere Werkzeugträger
14 zunächst dem Druck des oberen Werkzeugträgers 13 solange nach, bis der Freiraum
58
zu der Zylinderstirnwand 57 überbrückt ist und der Werkzeugträger auf der Zylinderstirnwand
aufsetzt.
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Die Zylinderstirnwand 57 bildet somit einen festen Endanschlag für
den unteren Werkzeugträger 14, nach dessen Erreichen die Restverformung des Werkstückes
17 erfolgt.
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Ggfls. können dabei auch Endanschläge für den unteren Werkzeugträger
14 aus/geräuschdämpfendem Material vorgesehen werden. geringelastischem In der Fig.7
der Zeichnung ist eine abgewandelte Ausführungsform dargestellt, die sich von der
vorhergehend beschriebenen Ausführungsform dadurch unterscheidet, daß der den unteren
Werkzeugträger 14 aufnehmende Kolben 51 so lang bemessen ist, daß eine Höhenverstellung
des unteren Werkzeugträgers 14 nicht nur mechanisch über die Spindelverstellung
des Zylinders 52 innerhalb der Mutter 54, sondern auch durch geeignete Druckmittelbeaufschlagung
des unteren Zylinders 52 ermöglicht wird. In diesem Fall ist der untere Freiraum
56'- des Zylinders 52 - über die Kolbenbohrung 59 mit einem geeigneten Druckerzeuger
verbunden, der in an sich bekannter Weise ausgebildet sein kann.
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Wie bereits erwähnt, sind die dargestellten Ausführungen nur beispielsweise
Verwirklichungen der Erfindung, in deren Rahmen noch mancherlei Änderungen möglich
sind.
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So könnte zur Betätigung des oberen Werkzeugträgers 13 auch ein anderer
geeigneter Druckmittelantrieb, beispelsweise ein Schwenkmotor anstelle des Druckkolbens
vorgesehen sein. Darüber hinaus kann die Anzahl der zwischen dem verfahrbaren Werkzeugträger
13 und dem feststehenden Querträger 12 vorgesehenen Kniehebel bedarfsweise verändert
werden. Auch läßt sich der über die Kniehebelanordnung verfahrbare Werkzeugträger
13 ggfls. als unterer
Werkzeugträger anordnen. Auch die Längenverhältnisse
der einzelnen Hebelteile der Kniehebel lassen sich den azeils geforderten Arbeitsbedingungen
anpassen. Abschließend ist außerdem hinzuzufügen, daß als Druckmittel neben der
erwähnten Druckflüssigkeit auch ein Druckgas bzw. Druckluft verwendbar ist. Falls
es sich als sinnvoll erweist, kann anstelle des doppeltwirkenden Druckmittelantriebs
außerdetn auch ein oder mehrere einseitig wirkende Druckmittelantriebe zur Fressenbetätigung
vorgesehen werden. Es ist ebenfalls möglich, den den Stützkolben für den ruhenden
Werkzeugträger aufnehmenden Zylinder statt an einen Druckspeicher oder separaten
Druckerzeuger an den auch den Druckmittelantrieb für den verfahrbaren Werkzeugträger
versorgenden Druckerzeuger anzuschließen. Endlich kann auch die Anzahl und Anordnung
der Führungssäulen für die Werkzeugträger fallweise abgeändert werden.