DE2801139B1

DE2801139B1 - Spindelpresse

Info

Publication number: DE2801139B1
Application number: DE2801139A
Authority: DE
Inventors: Helmut 4040 Neuss Dischler; Eduard J.C. 4000 Duesseldorf Huydts
Original assignee: G Siempelkamp GmbH and Co KG
Current assignee: G Siempelkamp GmbH and Co KG
Priority date: 1978-01-12
Filing date: 1978-01-12
Publication date: 1979-05-03
Also published as: DE2801139C2; JPS5530389A; JPS561996B2; GB2012210B; US4207763A; GB2012210A

Description

Die Erfindung betrifft eine Spindelpresse mit einem in der gleichen Drehrichtung ununterbrochen umlaufenden Schwungrad und einer zwischen diesem und der Spindel angeordneten druckluftbetätigten Kupplung, deren Druckraum über ein Rückschlagventil gespeist wird und von einer Masse entlastbar ist, die sich unter Trägheitswirkung der Spindel verschraubt und durch deren dadurch entstandene Axialbewegung die in axialer Richtung angeordnete Mündung der Abflußleituni; des Druckraumes der Kupplung geöffnet wird.

Eine derartige Spindelpresse ist bekannt (DE-AS 10 044 Fig.6). Bei dieser Spindelpresse erfolgt die Druckluftzufuhr zum Druckraum über einen zentralen, mit einem Rückschlagventil gesicherten Kanal, an den zum Druckraum führende Zweigleitungen anschließen. Die Zweigleitungen sind außerdem mit Auslässen verbunden, die an einer Stirnseite der Kupplung münden, auf der sich auch die durch Trägheitswirkung gegenüber der Spindel bewegliche Masse befindet. Diese Masse ist eine Scheibe, die mit einem Gewinde ohne Selbsthemmung an der Spindel geführt ist und die außerdem in axialer Richtung unter der Wirkung einer Feder steht. Am Ende eines Arbeitshubes wird die Drehbewegung der Spindel abgebremst, während sich die Scheibe infolge ihrer Trägheit weiterdreht. Wegen des zwischengeschalteten Gewindes hebt die Scheibe dabei gegen die Wirkung der Feder von den Auslassen des Druckraumes ab, so daß Hie im Druckraum befindliche Druckluft über die Auslässe abströmen kann.

Es hat sich herausgestellt, daß die Scheibe bei Beendigung des Arbeitshubes nicht schnell genug von den Auslässen abhebt, um eine sofortige Entlastung des Druckraumes und damit ein sofortiges Lösen der Kupplung zu bewirken. Vielmehr vergrößert sich der von der Scheibe freigegebene Spalt nur allmählich und dementsprechend kann die Druckluft nur langsam aus dem Druckraum fließen bzw. strömen. Deswegen wird die Kupplung nur langsam gelöst und schleift bei Beendigung des Arbeitshubes noch nach. Das führt zu

V) einem unerwünschten Verschleiß der Kupplung und zu einer übermäßigen Beanspruchung der Presse nach Beendigung des Arbeitshubes. Hinzu kommt, daß die Wirkungsweise dieser Steuerung für die Kupplung abhängig ist von der Drehgeschwindigkeit der Spindel, die während des Arbeitshubes die Scheibe mitnimmt und dadurch deren Trägheitswirkung relativ zu der Federkraft bestimmt.

Außerdem läßt auch das Verhalten der bekannten Spindelpresse bei einem Nothalt zu wünschen übrig. Bei praktischen Ausführungsformen kann man so vorgehen, daß in den zentralen Kanal für die Druckluftzufuhr ein Mehrwegeventil oder dergleichen eingesetzt wird, das bei einem Nothalt betätigt wird und eine Entlastung des Druckraumes ermöglicht. Auch dabei erreicht man nur eine verhältnismäßig langsame Entlastung des Druckraumes, weil der zur Verfügung stehende Querschnitt t des zentralen Kanals für die Druckmittelzufuhr beschränkt ist.

Allgemein ist es bekannt, eine schnelle Druckentlastung durch ein vorgesteuertes Ventil vorzunehmen.

Aufgabe der Erfindung ist es, bei einer Spindelpresse der eingangs beschriebenen Gattung eine schnelle Entlastung des Druckraumes sowohl am Ende eines Arbeitshubes als auch bei einem Nothalt zu erreichen.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß ein axial zur Spindel verschieblicher Ventilkolben vorgesehen ist, der in einem zugeordneten Zylinderraum abgedichtet geführt ist, über den die Zufuhr der Luft erfolgt und welcher Ventilkolben in einen mit der Atmosphäre verbundenen Raum ragt, in den auch die vom Ventilkolben überdeckbare öffnung der Zu- und Abflußleitung des Druckraumes weist, daß im Ventilkolben wenigstens ein mit dem Rückschlagventil versehener Durchgangskanal für die Luftzufuhr zum Druckraum vorgesehen ist, und daß der Ventilkolben ein von der beweglichen Masse anhebbares Vorsteuerventil aufweist, welches im Ventilkolben angeordnete Entlastungskanäle steuert, die den Vorsteuerraum über das Vorsteuerventii mit der Atmosphäre verbinden, wobei die Fläche der überdeckbaren öffnung um einen nur geringen Wert kleiner ist als die von der Zuflußleitung beaufschlagte Kolbenfläche des Ventilkolbens.

Bei der erfindungsgemäßen Spindelpresse erfolgt die Steuerung der Kupplung, insbesondere die Entlastung des Druckraumes, unter definierten Bedingungen. Zwar wird nach wie vor mit einer tragen Masse gearbeitet, die auf Verzögerungen der Spindeldrehung reagiert, diese steuert aber nicht mehr unmittelbar den Auslaß des Druckraumes, sondern das Vorsteuerventil des Ventilkolbens, das auf der mit Druckluft beaufschlagten Seite des Ventilkolbens (Primärseite) die Entlastungskanäle öffnet und dadurch der Druckluft einen Weg in die Atmosphäre öffnet. Da der Ventilkolben auf der gegenüberliegenden Seite vom Druck des Druckraumes beaufschlagt ist, entsteht deswegen am Ventilkolben eine Druckdifferenz, die den Ventilkolben schlagartig von dem Auslaß des Druckraumes abhebt und dadurch der im Dru«.kraum befindlichen Druckluft den Weg in die Atmosphäre freigibt. Dabei wird der Druckraum sehr schnell entlastet und dementsprechend die Kupplung sehr schnell gelöst.

Diese Verhältnisse gelten auch für einen Nothalt, wenn die Druckmittelseite des Ventilkolbens bzw. der zugeordnete Zylinderraum mit der Atmosphäre verbunden wird, weil auch dann die Druckdifferenz am Ventilkolben auftritt, die zur schlagartigen Entiastung des Druckraumes führt.

Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung wird darin gesehen, daß alle Druckluft führenden Kanäle verhältnismäßig große Querschnitte aufweisen können und daß dementsprechend eine schnelle Füllung bzw. Entleerung des Druckraumes zum Betätigen der Kupplung möglich ist. Das gilt grundsätzlich auch für den oder die Durchgangskanäle im Ventilkolben für die Zufuhr der Druckluft zum Druckraum, in denen jeweils ein Rückschlagventil angeordnet ist, das eine Rückströmung der Druckluft und damit eine Beeinträchtigung der Druckdifferenz am Ventilkolben verhindert.

Werden mehrere Durchgangskanäle angeordnet, so können sie auf einer zum Ventilkolben koaxialen Kreislinie münden, wobei im Mündungsbereich der Durchgangskanäle eine Ringnut angeordnet ist, in der als Rückschlagventil ein in axialer Richtung beweglicher Ring gehalten ist.

Zweckmäßig ist dv Vorsteuerventil mittig im Ventitl<olb?n angeordnet un^f4 weis' dieses einen konischen Sitz for einen Ventilkegel auf, dessen Ventilstößel in einer durch den Ventilkoiben gehenden Bohrung abgedichtet geführt ist, wobei die freie Stirnseite des Ventilstößels von der beweglichen Masse beaufschlagt ist Diese koaxiale Anordnung ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn wesentliche Teile der Steuerung und damit auch das Vorsteuerventil im rotierenden Schwungrad untergebracht sind. Dann können auch die Entlastungskanäle unterhalb des

to Ventilsitzes münden und radial angeordnet sein. Im übrigen können alle Druckluft führenden Kanäle mit ausreichendem Querschnitt ausgebilet sein.

Die bewegliche Masse kann eine an sich bekannte Scheibe sein, deren Verschraubung eine einseitig an der

π Scheibe angeordnete Schrägzahn-Stirnverzahnung ist, die mit einer zugeordneten, an der Spindel befestigten Verzahnung in Eingriff steht Die Zähne der Verzahnungen können insbesondere ein dreiecksförmiges bis trapezförmiges Profil mit einer in axialer Richtung angeordneten und einer im Winkel azu angeordneten Zahnflanke aufweisen. Dadurch kanu rin gesondertes Gewinde an der Spindel selbst eingespart werden und die Anordnung der Scheibe relativ zur Spindel bzw. relativ zu den übrigen Teilen der Kupplung unterliegt keinen besonderen Beschränkungen. Insbesondere kann zwischen der Scheibe und dem Ventilstößel ein verschieblicher Bolzen angeordnet sein. Um sicherzustellen, daß die Verzahnung der Scheibe mit der zugeordneten Verzahnung der Spinde! stets in Eingriff

so bleibt, d. h. um sicherzustellen, daß der Eingriff zweier einander zugeordneter Zähne sich nicht ändert, kann ein axialer Anschlag fur die Scheibe vorgesehen sein.

Im folgenden wird ein in der Zeichnung dargestelltes Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert; es zeigt

(5 Fig. t eine Gesamtansicht einer Spindelpresse, teilweise im Schnitt,

F i g. 2 in vergrößerter Darstellung einen Axialschnitt durch den oberen Teil einer Kupplung der Spindelpresse nach Fig. 1,

F i g. 3 in weiter vergrößertem Maßstab einen Ax dlschnitt durch einen Teil des Gegenstandes nach Fig.2

Die in Fig. 1 dargestellte Spindelpresse weist einen Maschinenständer 1 auf, in dem ein Stößel 2 auf- und

4) abwärts bewegbar geführt ist. Der Stößel 2 wird über eine Spindelmutier 3 von einer Spindel 4 getragen, bei deren Drehung in Pfeilrichtung die Spindelmutter 3 und damit der Stößel 2 abwärts bewegt werden. Zur Aufwärtsbewegung des Stößels 2 sind hydraulische Zylinder 9 vorgesehen.

Am Kopf der Spindelpresse ist ein Schwungrad 5 drehbar um die gleiche Achse gelagert wie die Spindel 4. Das Schwungrad 5 kann von einem Motor 7 über einen Riemenantrieb in Drehung versetzt werden.

.-. Zwischen Spindel 4 und Schwungrad 5 ist eine Kupplung 6 geschaltet, mit der die Spindel 4 an dar umlaufende Schwungrad 5 angekuppelt werden kann und, nachdem eine gewisse Preßwirkung erreicht ist, wieder vom Schwungrad abgekuppelt werden kann.

M) Das Schwungrad 5 ist in an sich bekannter Weise am Pressenständer 1 gelagert.

An die Oberseite des Schwungrades 5 ist mit einer Schraubverbindung 15 ein Gehäuseteil 16 angeschraubt, das innen als Zylinder 17 für einen darin abgedichtet

μ geführten Kolben Io ausgebildet ist. Bei dem Kolben 18 handelt es sich um einen Ringkolben, der mit seiner inneren Umfangsseite 19 abgedichtet an einem vorstehenden Axialflansch 20 eines mit dem Gehäuseteil 16

über eine Schraubverbindung 21 verbundenen weiteren Gehäuseteils 22 gleitet. Die Gehäuseteile 16 und 22 sind jeweils ringförmig ausgebildet und koaxial zueinander sowie koaxial zur Spindel 4 angeordnet.

An der Unterseite des Kolbens 18 ist ein Druckring 23 angeordnet, der an seinem Umfang Bohrungen 24 aufweist, die an Hülse 25 geführt sind, welche die Schrauben 15 umgeben.

Zwischen dem Ringspalt 26 zwischen dem Druckring 23 und der Oberseite 27 der Schwungmasse 13 erstreckt sich eine Kupplungsscheibe 28, die an ihrem äuUeren Umfang beidseits Reibbeläge 29 trägt. Die Kupplungsscheibe 28 ist an einer Nabe 30 eingespannt, die ihrerseits an einer Verzahnung 31 der Spindel 4 in axialer Richtung verschieblich gehalten isi.

Das Gehäuseteil 22 weist eine mittige Ausnehmung, Raum 32 auf, die bzw. der mit einem an das Gehäuseteil 22 angeschraubten Deckel 33 abgedeckt ist. Der Deckel

33 besitzt seinerseits eine zyiindertormigi; Ausnehmung

34 für einen darin abgedichtet geführten und in axialer Richtung verschieblichen Ventilkolben 35, der eine ringförmige Dichtkante aufweist, mit der er sich auf dem Gehäuseteil 22 abstützen kann.

Der Kolben 35 besitzt mehrere auf einem Kreisring koaxial zur Spindelachse angeordnete Durchgangskanäle 36, die an der Unterseite des Kolbens 35 in eine Ringnut 37 münden, in der eine in axialer Richtung verschiebliche Ringscheibe 38 gehalten ist, die ein Rückschlagventil bildet.

Über eine mittige Bohrung 39 im Deckel 33 kann Druckluft zum Betätigen der Kupplung 6 zugeführt werden. Die Druckluft strömt in die zylinderförmige Ausnehmung 34 und über die Durchgangskanäle 36, das von der Ringscheibe 38 mit der Ringnut 37 gebildete Rückschlagventil in einen unterhalb der Mündungen der Durchgangskanäle 36 am Gehäuseteil 22 angeordneten ringförmigen Vorraum 40, von dem radiale Kanäle 41 ausgehen, die oberhalb des im Zylinder 17 geführten Kolbens 18 enden. Die zugeführte Druckluft wirkt infolgedessen auf den Kolben 18, der sich abwärts bewegt und dabei die Kupplungsscheibe 28 mit ihren Reibbelägen 29 zwischen dem Druckring 23 und der Oberseite 27 des Schwungrades 5 einspannt, so daß die Spindel 4 mitgenommen wird.

Zum Lösen der Kupplung dient die im folgenden beschriebene Einrichtung: Am freien Stirnende 42 der Spindel 4 ist mit einer Schraubverbindung 43 ein Ring 44 an der Kupplungsnabe 30 befestigt, der an seiner Oberseite eine ringförmige Verzahnung 45 mit in axialer Richtung vorstehenden Zähnen besitzt, die jeweils eine in axialer Richtung und eine im Winkel dazu angeordnete Zahnflanke aufweisen. Mit dieser Verzahnung 45 steht eine zugeordnete Schrägzahn-Stimverzahnung einer Trägheitsscheibe 47 in Eingriff.

Die Trägheitsscheibe 47 besteht aus einem Ring, an dessen Unterseite sektorähnliche Ausnehmungen für darin eingreifende Füße 52 eines an der Spindel 4 befestigten Halteflansches 53 angeordnet sind, wobei die Ausnehmungen und die Füße 52 so bemessen sind, daß die Trägheitsscheibe 47 und der Halteflansch 53 sich begrenzt gegen einander verdrehen können. Die ringförmige Trägheitsscheibe 47 ist über Speichen an eine Nabe 50 angeschlossen. In die zwischen den Speichen gebildeten Ausnehmungen greifen die axial gerichteten Füße 52 des Halteflansches 53. Der Halteflansch 53 besitzt an seiner der Trägheitsscheibe 47 zugewandten Unterseite einen Anschlag 65 für die Trägheitsscheibe 47.

Die Trägheitsscheibe 47 wird bei einem Arbeitshub der Presse zunächst von der Spindel 4 mitgenommen, weil in dieser Drehrichtung die axialen Flanken der Verzahnungen aufeinander einwirken. Wird die Spindel ^r) am Ende des Arbeitshubes abgebremst, dann dreht sich die Trägheitsscheibe 47 relativ zur Spindel 4 weiter, wobei die geneigten Zahnflanken der Verzahnungen aufeinander gleiten und die Trägheitsscheibe 47 sich in axialer Richtung verschiebt, bis sie auf den Anschlag 65

ίο trifft.

Auf der Nabe 50 der Trägheitsscheibe 47 stüt/.t sich ein in einer mittigen Bohrung 55 des Gehäuseteils 22 geführter Bolzen 56 ab, dessen andere Stirnseite einen in einer mittigen Bohrung 57 des Kolbens 35 abgedichtet

I=. geführten Ventilstößel 58 beaufschlagt. An den Ventilstößel 58 ist mit einer Schraubverbindung 59 ein Ventilteller 60 mit kegeliger Dichtfläche angeschlossen, dem ein konischer Ventilsitz 61 auf der vom Druckmittel beaufschlagten Seite des Ventiikoibens 35 zugeordnet ist.

An den Ventilteller 60 schließt sich stößelseitig ein kurzer Ventilschaft 62 an, dessen Durchmesser etwas geringer ist als der Durchmesser des zugeordneten Bohrungsabschnittes 63, von dem radiale Entlastungskanäle 64 ausgehen, die am äußeren Umfang des Ventilkolbens 35 und damit in den im Gehäuseteil 22 gebildeten Raum 32 münden. Dieser Raum bzw. die ihn bildend; Ausnehmung weist einen Ausgang zur Atmosphäre auf.

so Man erkennt, daß bei relativer Bewegung zwischen Spindel 4 und Trägheitsscheibe 47 die Trägheitsscheibe 47 den Bolzen 56 zusammen mit dem Ventilstößel 58 sowie dem Ventilteller 60 in axialer Richtung verschiebt, wobei der Ventilteller 60 von seinem zugeordneten

J5 Ventilsitz 61 abhebt. Dadurch kann die über die Bohrung 39 zugeführte und in der Ausnehmung 34 des Deckels 33 befindliche Druckluft am Ventilteller 60 bzw. dem im Querschnitt zum Beispiel quadratischen Ventilschaft 62 vorbei in den Bohrungsabschnitt 63 strömen und von dort aus über die Entlastungskanäle 64 in den Raum 32 sowie anschließend in die Atmosphäre. Dabei sinkt der Druck oberhalb des Kolbens 35 in der Ausnehmung 34 ab und die auf diese Seite des Kolbens 35 einwirkende resultierende Druckkraft wird kleiner als die vom Druck im Bereich des Vorraumes 40 auf die Unterseite des Kolbens 35 ausgeübte Kraft. Infolgedessen hebt der Kolben 35 schlagartig vom Teil 22 ab und gibt damit der im Druckraum zwischen dem Zylinder 17 und dem Kolben 18 befindlichen Druckluft den Weg frei, so daß diese Druckluft ebenfalls in den Raum 32 und von dort in die Atmosphäre strömen kann. Das führt zu einer schlagartigen Entlastung des Druckraumes und damit der Kupplung insgesamt, die deswegen sofort gelöst wird.

Man erkennt, daß das Ventil 58 bis 62 als ein Vorsteuerventil wirkt, das die Ventilwirkung zwischen Kolben 35 und dem den Auslaß aus dem Druckraum bildenden Vorraum 40 steuert. Man erkennt ferner, daß die beschriebene Steuerung auch bei einem Nothalt funktioniert, wenn der Druck an der Oberseite des Kolbens 35 abgesenkt wird, z. B. durch öffnen eines Ventils in der zur Bohrung 39 führenden Druckluftleitung.
Alle Druckluft führenden Kanäle können so große Querschnitte besitzen, daß die Kupplung in gewünschter Weise sehr schnell betätigt werden kann. Es muß lediglich beachtet werden, daß die auf den beiden Seiten des Kolbens 35 mit Druckluft beaufschlagten Rächen

einander so angepaßt sind, daß bei Druckabsenkung auf der Oberseite des Kolbens die gewünschte Druckdifferenz eintritt, die zum schlagartigen Abheben des Kolbens 35 von der den Auslaß des Druckraums bildenden Öffnung des Vorraumes 40 eintritt.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Spindelpresse mit einem in der gleichen IDrehrichtung ununterbrochen umlaufenden Schwungrad und einer zwischen diesem und der !Spindel angeordneten druckluftbetätigten Kupplung, deren Druckraum über ein Rückschlagventil gespeist wird und von einer Masse entlastbar ist, die «ich unter Trägheitswirkung der Spindel verschraubt in und durch deren dadurch entstandene Axialbewe-Ijung die in axialer Richtung angeordnete Mündung der Abflußleitung des Druckraumes der Kupplung geöffnet wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein axial zur Spindel (4) verschieblicher Ventilkolben (35) vorgesehen ist, der in einem zugeordneten Zylinderraum (34) abgedichtet geführt ist, über den die Zufuhr der Luft erfolgt und welcher Ventilkolben in einen mit der Atmosphäre verbundenen Raum (32) ragt, in den auch die vom ventiikoiben (35) überdeckbare öffnung der Zu- und Abflußleitung des Dmckraumes weist, daß im Ventilkolben (35) wenigstens ein mit dem Rückschlagventil (38) versehener Durchgangskanal (36) für die Luftzufuhr zum Druckraum (17) vorgesehen ist, und daß der Ventilkolbsn (33) ein von der beweglichen Masse (47) anhebbares Vorsteuerventil (58—62) aufweist, welches im Ventilkolben (35) angeordnete Entlastungskanäle (64) steuert, die den Vorsteuerraum über das Vorsteuerventil (35) mit der jo Atmosphäre verbinden, wobei die Fläche der überdeckbaren öffnung um ei"en nur geringen Wert kleiner ist als die von der Zuflußleitung (39) beaufschlagte Kolbenfläche de? Ventilkolbens (35).

2. Spindelpresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Durchgangskanäle

(36) angeordnet sind, die auf einer zum Ventilkolben (35) koaxialen Kreislinie münden, und daß im Mündungsbereich der Durchgangskanäle (36) eine Ringnut (37) angeordnet ist, in der als Rückschlagventil ein in axialer Richtung beweglicher Ring (38) gehalten ist

3. Spindelpresse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorsteuerventil (58—62) mittig im Ventilkolben (35) angeordnet ist und dieser einen konischen Sitz (61) für einen Ventilkegel (60) aufweist, dessen Ventilstößel (58) in einer durch den Ventilkolben (35) gehenden Bohrung (57) abgedichtet geführt ist und die freie Stirnseite des Ventilstößels (58) von der beweglichen Masse (47) beaufschlagt ist

4. Spindelpresse nach einem der Ansprüche 1 —3, dadurch gekennzeichnet,, daß die Entlastungskanäle (64) unterhalb des Siizes (61) münden und radial angeordnet sind.

5. Spindelpresse nach einem oder mehreren der Ansprüche 1—4, mit einer Scheibe als bewegliche Masse, dadurch gekennzeichnet daß die Verschraubung eine einseitig an der Scheibe (47) angeordnete Schrägzahn-Stirnverzahnung ist, die mit einer zugeordneten, an der Spindel (4) befestigten Verzahnung (45) in Eingriff steht.

6. Spindelpresse nach einem oder mehreren der Ansprüche 1—5, dadurch gekennzeichnet daß zwischen der Scheibe (47) und dem Ventilstößel (58) ein verschieblicher Bolzen (56) angeordnet ist.

7. Spindelpresse nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 —6, gekennzeichnet durch einen axialen Anschlag (53,65) für die Scheibe (47).