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Einständerpresse
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Die Erfindung betrifft eine Einständerpresse und insbesondere eine
ungewöhnlich leichte und äußerst vorteilhafte Einständerpresse, die einen extrem
einfachen Mechanismus aufweist, der in der Lage ist, mögliche Durchbiegungen zu
korrigieren, die in dem Rahmen während des Pressens erzeugt werden, wodurch die
sonst mögliche Abweichung der Mitten der oberen und unteren Preßplatten bzw. Ambosse
ausgeschlossen ist und gleichzeitig die an die Zugplatte angelegte Belastung verringert
ist.
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Gewöhnlich sind bei einer Einständerprepse ein oberer Rahmen und ein
unterer Rahmen in Form von Armen an einem vertikalen Säulenrahmen befestigt. An
dem vorderen Ende des oberen Rahmens ist ein Hydraulikzylinder angeordnet.
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An der Oberseite des vorderen Endes des unteren Rahmens ist ein Tisch
angeordnet. Auf diese Weise können ein oberer und unterer Amboß bzw. Gesenk jeweils
an dem unteren Ende der Stange des Zylinders und an der Oberseite des Tisches befestigt
werden. Während des Preßvorgangs
läßt die zwischen den Gesenken
bzw. Preßplatten erzeugte Kraft eine rückwirkende Kraft bzw. eine Reaktionskraft
entstehen, die auf den oberen und unteren Rahmen sowie den Säulenrahmen wirkt, was
dazu führt, daß diese Rahmen sich divergent in Form eines Bogens durchbiegen. Da
diese Biegung derart erfolgt, daß die Mitten der Ambosse voneinander abweichen,
ist ein derart gebautes Pressensystem für ein extrem präzises Pressen nicht geeignet.
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Um dies zu vermeiden, hat man bereits Einrichtungen verwendet, um
eine solche Abweichung zu korrigieren (US-PS 3 303 774). Dabei hat die Einständerpresse
einen Korrekturmechanismus, der so ausgebildet ist, daß ein zu ihm gehörender Hilfszylinder
eine Durchbiegung in der Richtung entgegengesetzt zu der Durchbiegung erzeugt, die
in dem Rahmen während des Pressens auftritt. Die Größe der entgegengesetzten Durchbiegung,
die durch den Hilfszylin der herbeigeführt wird, gleicht dabei die Durchbiegung
der Rahmen aus oder überschreitet sie. Auf diese Weise wird die Durchbiegung, die
während des Pressens auftritt, dadurch ausgeglichen, daß der Hilfszylinder eine
Durchbiegung in der entgegengesetzten Richtung erzeugt. In der Praxis wird die Durchbiegung,
welche der Hauptz linder an den vorderen Enden des oberen und unteren Rahmens erzeugt,
durch die Durchbiegung ausgeglichen, welche der Hilfszylinder in der entgegengesetzten
Richtung an den vorderen Enden erzeugt, so daß eine Einwirkung auf die Arbeitsweise
der Presse verhindert wird. Trotzdem kann dadurch das Auftreten der Durchbiegung
selbst nicht verhindert werden.
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Außerdem muß der Säulen- bzw. Verbindungsrahmen die Spannung bzw.
den Zug aushalten, der sich dadurch ergibt, daß die während des Pressens erzeugte
rückwirkende Spannung und die durch den Hilfszylinder
erzeugte Spannung
kombiniert werden. Deshalb ist eine Festigkeit erforderlich, die nur durch Verwendung
einer Stahlplatte mit ausreichender Stärke erzielt werden kann.
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Somit ist es nicht möglich, das Gewicht des Gerätes dadurch zu verringern,
daß das Gewicht des vertikalen Verbindungsrahmens reduziert wird.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht deshalb darin,
eine leichte und einfach gebaute Einständerpresse zu schaffen, mit der durch ein
hochgenaues Pressen, das frei von jeder Durchbiegung ist, die sonst während des
Pressens auftritt, die gewünschte Herstellungsweise erreicht wird.
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Ausgehend von einer Presse mit einem oberen Rahmen, der an seinem
vorderen Ende einen Hauptzylinder aufweist, mit einem unteren Rahmen, der dem oberen
Rahmen über einen vertikalen Abstand gegenüberliegt, und mit einem Säulen-bzw. Verbindungsrahmen,
der ein Stück mit den an der Basis befindlichen Enden des oberen und unteren Rahmens
bildet, so daß eine Abstützung dafür geschaffen ist, wobei die Presse für die Erzeugung
von Drucken für die geforderte Fabrikationsweise durch hydraulisches Betätigen des
Hauptzylinders geeignet ist, wird die erfindungsgemäße Aufgabe dadurch gelöst, daß
die Presse einen Korrekturmechanismus aufweist, der einen Hilfszylinder hat, der
parallel zum Hauptzylinder des oberen Rahmens zwischen dem Hauptzylinder und dem
Verbindungsrahmen vorgesehen ist, und eine Kolbenstange, die von dem vorderen Ende
des Hilfszylinders vorsteht und an dem unteren Rahmen mittels einer Zugstange befestigt
ist, sowie Leitungen für die Zuführung des hydraulischen Betätigungsfluids zu dem
Hilfszylinder in einer Richtung entgegengesetzt zu dem Fluid in der.Leitung zu dem
Hauptzylinder aufweist, wobei der Hilfszylinder in der Lage ist, einen Druck zu
erzeugen, der größer ist als der von dem Hauptzylinder erzeugte Druck.
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Wenn das hydraulische Betätigungsfluid dem Hauptzylinder für die Durchführung
des Preßvorgangs zugeführt wird, wird deshalb das Fluid gleichzeitig nach oben in
den Hilfszylinder gedrückt, was zur Folge hat, daß das sich ergebende Anheben des
Hilfszylinders dazu dient, eine Korrekturwirkung auszuführen, um die Durchbiegung
in Form einer gegenseitigen Divergenz der vorderen Enden des oberen und unteren
Rahmens auf ein Minimum zu reduzieren.
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Demzufolge kann mit der Einständerpresse die gewünschte Herstellungsweise
durch Pressen mit verbesserter Präzision erreicht werden. Da der Schaft- bzw. Verbindungsrahmen
nicht länger irgendeiner Zugkraft ausgesetzt ist, braucht er keine Verstärkung und
kann deshalb hinsichtlich seines Gewichtes leichter gebaut werden. Der genannte
Korrekturmechanismus ist äußerst einfach gebaut und kann auf einfache Weise in jede
herkömmliche Presse eingebaut werden.
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Anhand der beiliegenden Zeichnungen wird die Erfindung beispielsweise
näher erläutert.
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Fig. l zeigt in einer Seitenansicht im Schnitt'eine erste Ausfühuungsform
einer erfindungsgemäßen Einständerpresse.
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Fig. 2 zeigt schematisch in einer Seitenansicht das Arbeitsprinzip
der erfindungsgemäßen Presse.
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Fig. 3 zeigt perspektivisch teilweise aufgeschnitten eine weitere
Ausführungsform einer Einständerpresse.
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Wie aus Fig. 1 zu ersehen ist, steht von dem oberen Ende eines vertikalen
Yerbindungsrahmens 3 ein oberer Rahmen 1 und vom unteren Ende des Verbindungsrahmens
entsprechend dem oberen Rahmen ein unterer Rahmen 2 jeweils nach Art eines Kragarmes
vor. An dem vorderen Ende des oberen
Rahmens l ist ein Hauptzylinder
4 derart befestigt1 daß eine Kolbenstange 5 nach unten vorsteht. An ihrem unteren
Ende hat die Kolbenstange 5 eine Grundplatte 5' für die Aufnahme eines nicht gezeigten
oberen Ambosses bzw. einer oberen Pressenplatte. Am vorderen Ende des unteren Rahmens
2 ist eine Basisplatte 2' für die Befestigung eines entsprechenden, nicht gezeigten
unteren Ambosses bzw. einer unteren Pressenplatte angeordnet Auf den unteren Amboß
wird ein durch Pressen zu bearbeitender Werkstückrohling gelegt. Wenn das hydraulische
Betätigungsfluid über das Richtungssteuerventil dem Hauptzylinder zugeführt wird,
werden der obere und der untere Amboß in Eingriff gebracht, so daß sie auf das Werkstück
drücken. In diesem Zeitpunkt wird die von der Stange 5 ausgeübte Preßkraft in Form
einer Reaktionskraft auf den oberen Rahmen l, den unteren Rahmen 2 und den Verbindungsrahmen
3 übertragen, wodurch eine Durchbiegung entsteht, die dazu führt, daß sich die vorderen
Ende des oberen und unteren Rahmens voneinander wegbewegen bzw. divergieren.
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Wenn eine solche Durcbbiegung auftritt, werden der obere und untere
Amboß so verschoben, daß das Pressen nicht länger mit Präzision ausgeführt werden
kann.
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Um diese Durchbiegung zu beseitigen, die an dem oberen und unteren
Rahmen während des Pressens auftritt, wird erfindungsgemäß ein Korrekturmechanismus
6 vorgesehen. Dieser Mechanismus 6 sitzt zwischen dem Verbindungsrahmen 3 und dem
Hauptzylinder 4. Der Mechanismus umfaßt einen Hilfszylinder 9, der in dem oberen
Rahmen l an einer Stelle zwischen dem Verbindungsrahmen 3 und dem Hauptzylinder
4 angeordnet ist wobei die Kolbenstange lo des Hilfszylinders 9 nach unten vorsteht
und einen Zugstab 7 bildet. Das untere Ende 8 dieses Zugstabes 7 ist an dem unteren
Rahmen 2
befestigt. Die Leitung des hydraulischen Betätigungsfluids
für den Hauptzylinder 4 ist aufgezweigt. Die Zweigleitung erstreckt sich zu dem
unteren Abschnitt des Hilfszylinders 9 und ist mit diesem verbunden.
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Wenn das hydraulische Betätigungsfluid dem Haupt zylinder zur Erzeugung
des Drucks für den erforderlichen Arbeitsgang zugeführt wird, wird das Fluid gleichzeitig
dem unteren Abschnitt des Hilfszylinders 9 zugeführt. Während dabei die Kolbenstange
5 sich nach unten bewegt, wird der Kolben lo angehoben, so daß eine nach oben gerichtete
Zugkraft auf den Zugstab 7 ausgeübt wird. Dies führt dazu, daß der Zugstab 7, dessen
unteres Ende an dem unteren Rahmen 2 befestigt ist und dessen oberes Ende an dem
Kolben lo des Hilfszylinders 9 angeschlossen ist, den oberen Rahmen und den unteren
Rahmen gegeneinander zieht und dadurch ein Durchbiegen verhindert. Die während des
Pressens zwischen dem oberen Amboß und dem unteren Amboß erzeugte Preßkraft entsteht
durch den Druck, der auf die Kolbenstange 5 ausgeübt wird. Dieser Druck wird durch
den Druck des hydraulischen Betätigungsfluids bestimmt, das dem Hauptzylinder zugeführt
wird.
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Da der obere Rahmen 1, der untere Rahmen 2 und der Verbindungsrahmen
3 infolge der von den Ambossen erzeugten Preßkraft durchgebogen werden, ist es unbedingt
erforderlich, daß das Moment Ft infolge der Reaktionskraft, die die Rahmen durchbiegen
möchte, gleich oder kleiner ist als das Moment F'Z', welches an dem Zugstab 7 anliegt,
wobei F die Reaktionskraft bedeutet, die an der Kolbenstange vorherrscht, F' die
Zugspannung an dem Zugstab ist, t den Abstand zwischen dem Hauptzylinder und dem
Verbindungsrahmen bedeutet und Z' für den Abstand zwischen dem Zugstab und dem Verbindungsrahmen
steht. Bezug nehmend
auf die schematische Darstellung von Fig.
2 bedeutet dies, daß, wenn das Moment F e der zwischen dem oberen und dem unteren
Amboß erzeugten Reaktionskraft größer ist als das Moment F't' in dem Zugstab 7,
die Rahmen eine Durchbiegung erleiden, die proportional zur Differenz zwischen diesen
beiden Momenten ist. Damit das gesamte Pressensystem so gebaut wird, daß die Rahmen
sich nicht durchbiegen, muß der durch die nachstehende Gleichung 1 ausgedrückten
Beziehung genügt werden: FB < F'ß' (l) Der Zugstab 7 ist zwischen dem Verbindungsrahmen
3, der dazu dient, den oberen und unteren Rahmen in seiner Lage zu halten, und dem
Hauptzylinder 4 angeordnet. Daraus folgt, daß der Abstand t' zwischen dem Verbindungsrahmen
3 und dem Zugstab 7 kleiner ist als der Abstand h zwischen dem Verbindungsrahmen
3 und dem Hauptzylinder 4. Damit der Gleichung (t) genügt werden kann, wird deshalb
auf alle Fälle die Beziehung gemäß Gleichung (2) erforderlich: F 4 F' ..... (2)
In dieser Gleichung bedeutet F das Produkt von ps und F' das Produkt von p's', wobei
p der innere Druck ist, der auf den Hauptzylinder ausgeübt wird, p' der innere Druck
ist, der auf den Hilfszylinder ausgeübt wird, s die Druckfläche des Hauptzylinders
und s' die Druckfläche des Hilfszylinders ist.
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Die Gleichsetzung der beiden inneren Drucke p = p' tritt ein, wenn
die Leitung des hydraulischen Betätigungsfluids für den Hauptzylinder ohne Abänderung
abzweigt und zum Hilfszylinder 9 führt. In diesem Fall wird der Gleichung (2) genügt,
wenn die Druckfläche s' innerhalb
des Hilfszylinders 9 größer ist
als die Druckfläche s innerhalb des Hauptzylinders 4. Um diesen Bedingungen zu genügen,
ist es erforderlich, dem Hilfszylinder 9 einen größeren Durchmesser als dem Hauptzylinder
4 zu geben oder eine Vielzahl von Hilfszylindern 9 und Zugstangen 7, wie dies in
Fig. 3 gezeigt ist, zu verwenden, so daß die kombinierte Druckfläche in diesen Hilfszylindern
größer ist als die Druckfläche in dem Hauptzylinder. Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform
der Presse mit zwei Hilfszylindern. Dabei sind zwei Arme 12 an ihren jeweiligen
Basisenden an der Grundplatte 5 befestigt und an den anderen Enden jeweils für das
Durchführen der Zugstäbe 7 durchbrochen. Diese Zugstäbe wirken deshalb gleichzeitig
als Führungen für die Vertikalbewegung der Stange des Hauptzylinders.
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Wenn ein Pressensystem so gebaut ist, daß die Druckfläche in dem Hilfszylinder
9 nicht so vergrößert werden kann, daß sie größer ist als die Druckfläche in dem
Hauptzylinder, kann der Gleichung (2) alternativ dadurch genügt werden, daß ein
druckerhöhender Mechanismus in die Leitung des hydraulischen Betätigungsfluids zu
dem Hilfszylinder eingesetzt wird, so daß der Druck des hydraulischen Betätigungsfluids,
welches dem Hilfszylinder zugeführt wird, in genügender Weise erhöht wird, so daß
die Beziehung p4p' hergestellt wird.
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Wenn der Hydraulikdruck am Hauptzylinder freigegeben wird, nachdem
die geforderte Druckerzeugung für die Herstellung abgeschlossen ist, wird im Inneren
des Hilfszylinders der Druck in gleicher Weise abgebaut. Demzufolge hört die Zugkraft
in dem Zugstab auf zu wirken.
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Erfindungsgemäß wird die Durchbiegung, die in dem Rahmen während des
Pressens auftreten würde, infolge des Momentes ausgeschlossen, welches in entgegengesetzter
Richtung durch
die Zugkraft erzeugt wird, welche infolge der Leitungsabzweigung
von der Leitung des hydraulischen Betätigungsfluids für den Hauptzylinder, wie erläutert,
hervorgerufen wird. Somit sind der obere und der untere Rahmen sowie der Verbindungsrahmen
keiner Durchbiegung ausgesetzt.
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Auch wenn der für das Pressen erzeugte Druck erhöht wird, bleibtdas
entgegengesetzte Moment infolge der Zugkraft proportional. Die Unterbindung der
Durchbiegung der Rahmen kann deshalb ohne Bezugnahme auf die Größe des für das Pressen
benutzten Drucks gewährleistet werden.
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Da der Zugstab nur der Zugkraft ausgesetzt ist, welche gleich oder
etwas größer ist als die Reaktionskraft, die während des Bremsens erzeugt wird,
ist lediglich die Festigkeit eines Metallstabs mit kleinerem Durchmesser erforderlich.
Der Verbindungsrahmen, der den oberen und unteren Rahmen hält, wird nur der zusammendrückenden
Belastung entsprechend dem Unterschied F'-F während des Pressens ausgesetzt. Da
dadurch keine große Festigkeit erforderlich ist, genügt die Festigkeit eines dünnwandigen
Materials. Die Erfindung kann deshalb vorteilhafterweise für kleine Pressensysteme
verwendet werden. Sie kann natürlich auch für große mechanische Anordnungen eingesetzt
werden, bei welchen das Auftreten einer Durchbiegung verhindert werden soll. Da
der erfindungsgemäße Korrekturmechanismus äußerst einfach hinsichtlich seines Arbeitsprinzips
ist, kann er auf einfache Weise bei herkömmlichen Pressensystemen eingebaut werden.