DE2941200A1

DE2941200A1 - Spindelpresse

Info

Publication number: DE2941200A1
Application number: DE19792941200
Authority: DE
Inventors: Helmut Dipl.-Ing. 4040 Neuss Dischler
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1979-10-11
Filing date: 1979-10-11
Publication date: 1981-04-30
Also published as: FR2467075B1; JPH0462840B2; US4913272A; JPS56102397A; FR2467075A1; IT8025217A0; GB2061813A; IT1132934B; DE2941200C2; GB2061813B

Description

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Dipl.-Ing. Helmut Dischler
Droste-Hülshoff-Str. 9
401+ Neuß

Spindelpresse

Die Erfindung betrifft eine Spindelpresse mit einem in der gleichen Drehrichtung ununterbrochen umlaufenden Schwungrad und einer zwischen diesem und der Spindel angeordneten Reibkupplung, die sich bei Erreichen einer vorbestimmten Preßkraft unter der Wirkung eines auf die Verzögerung der Spindel ansprechenden Steuerteils öffnet.

Bei einer bekannten Spindelpresse der beschriebenen Gattung (DE-AS 21 Io o4H) wird die Reibkupplung mit Druckluft betätigt. Die Druckluftzufuhr zum 'Jruckraum erfolgt 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 als Steuerteil eine 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 oder der Wirkung einer Feder steht. Am Ende des Arbeitshubes wird die Drehbewegung der Spindel abgebremst, während sich die Scheibe infolge ihrer Trägheit weiter dreht. Wegen des zwischengeschalteten Gewindes hebt die Scheibe dabei gegen die Wirkung der Feder von den Auslässen des Druckraumes ab, so daß die im Druckr-?.um befindliche Druckluft über die Auslässe abströmen kann.

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Es hat sich herausgestellt, daß die Scheibe bei Beendigung des Arbeitshubes zwar verhältnismäßig schnell von den Auslässen abhebt, daß aber die Druckluft einige Zeit, einige ms, braucht, um die Kupplung zu lösen. Dabei wird die Kupplung nicht schnell genug gelöst und schleift deshalb bei Beendigung des Arbeitshubes noch nach. Das führt zu einem unerwünschten Verschleiß der Kupplung ur^d die Presse kann nicht voll ausgelastet werden. Hinzu kommt, daß die Wirkungsweise dieser Steuerung für die Kupplung abhängig ist von dem Verhältnis der Trägheitswirkung zur Federwirkung. Diese Nachteile gelten grundsätzlich für alle Ausführungsformen, bei denen das Abschalten unter der Wirkung einer trägen Masse erfolgt, die außerdem auf einer Feder abgestützt ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, bei einer Spindelpresse eine so schnelle Kupplungsabschaltung zu verwirklichen, daß die unvermeidlich fest mit der Spindel verbundene Trägheitsmasse (Spindel, Lagerung der Spindel und angeschlossene Kupplungsteile) die statische Kraftwirkung der Kupplung nicht beeinflussen, insbesondere nicht vergrößern kann sondern beim schnellen Lösen der Kupplung durch Wegfall der Kupplungskraft über die Arbeitsaufnahme der Presse kompensiert wird.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das Steuerteil· eine in den Kraftfluß der Kupplung zwischen Schwungrad und Spindel geschaltete Stützeinrichtung ist, deren Stützwirkung beim Erreichen der gewünschten Preßkraft und bei Einsetzen der relativen Spindelverzögerung entfällt.

Bei der erfindungsgemäßer. Spindelpresse spielt die Trägheit des Steuerteils keine Rolle mehr. Es kann eine sehr geringe Masse besitzen oder theoretisch auch völlig masselos sein, denn es steuert die Abschaltung der Kupplung bei Beendigung

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des Arbeitshubes bereits bei Einsetzen der Relativbewegung zwischen Spindel und Schwungmasse dadurch, daß es den Kraftfluß zwischen Schwungrad und Spindel unterbricht. Das hat den Vorteil, daß ein Reibungsverschleiß in der Kupplung der Presse fast völlig entfällt und dementsprechend eine größere Pressenleistung abgegeben werden kann. Ferner wird die Genauigkeit der mit einer derartigen Presse hergestellten Teile stark verbessert.

Grundsätzlich lassen sich mit der erfindungsgemäßen Spindelpresse zwei verschiedene Arbeitsweisen verwirklichen, bei denen jedoch immer der Kraftfluß zwischen Schwungrad und Spindel unmittelbar unterbrochen wird. Einerseits kann man nämlich zu Beginn des Arbeitshubes die Kupplung mit voller Kraft einkuppeln und bei Einsetzen der Spindelverzögerung auslösen. Andererseits besteht die Möglichkeit, beim Einkuppeln nur soviel Kupplungskraft einzusetzen, daß die Spindel ausreichend beschleunigt wird und die Kupplungskraft dann unter Ausnutzung der Bewegungsenergie der Spindel beim Einsetzen der Preßkraft auf den gewünschten Erdwert zu steigern. In diesem Fall setzt eine Spindelverzögerung bereits ein, ehe die Kupplung abschaltet, weil ein Teil der Bewegungsenergie zum Aufbau der gewünschten Kupplungskrdft (als Servowirkung) verwendet wird.

Bei praktischen Ausführungsformen kann es zweckmäßig sein, wenn das zwischen dem Schwungrad bzw. einem darin drehfest gehaltenen sowie axial verschieblichen Kolben und der Stützeinrichtung übertragbare Drehmoment geringer ist als das zwischen der Stützeinrichtung der der Spindel übertragbare Drehmoment. Das läßt sich insbesondere dann verwirklichen, wenn die Stützeinrichtung zwischen einer beidseitig mit Reibbelägen versehenen urvi einseitig gegen das Schwungrad preßbaren Kupplungsscheibe sowie dem im Schwungrad gehaltenen Kolben angeordnet ist.

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Für die praktische Ausführung bestehen mehrere Möglichkeiten. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Stützeinrichtung einen Zwischenring auf, der gegen Federwirkung begrenzt drehbar an den Kolben oder das Schwungrad angeschlossen ist und der kupplungsseitig eine Reibfläche für die Reibbeläge der Kupplungsscheibe bildet sowie kolbenseitig Widerlager für Stützen der Stiitzeinrichtung besitzt. Beim Einschalten der Kupplung werden der Kolben und der Zwischenring, die mit der Schwungscheibe umlaufen, in Richtung auf die Reibbeläge der Kupplungsscheibe der Spindel verschoben, so daß im Ergebnis diese Reibbeläge zwischen der Schwungscheibe und Zwischenring eingeklemmt werden. Gegebenenfalls kann dabei die Anordnung einer beim Schließen der kupplungwirksamen Einrichtung zur Einhaltung des Gleichlaufs sowie zur Verhinderung einer relativen axialen Verschiebung von Kolben und Zwischenring notwendig sein. Bei Eintreten der Spindelverzögerung unterbricht die Stützeinrichtung zwischen Kolben und Zwischenring den Kraftfluß zwischen Schwungscheibe und Spindel, weil die Stützeinrichtung weniger Drehmoment übertragen kann als die Reibkupplung zwischen Schwungrad und Kupplungsscheibe der Spindel. Durch Wegfall der gegenseitigen Abstützung zwischen Kolben und Zwischenring können diese sich axial relativ zueinander bewegen, so daß im Ergebnis die Anpreßkraft zwischen Schwungrad, Reibbelägen und Zwischenring momentan aufgehoben wird.

Stützeinrichtungen sind in verschiedenen Ausführungsformen möglich. Nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung kann der Zwischenring ein Innengewinde aufweisen, welches in ein zugeordnetes Außengewinde des Kolbens eingreift und dadurch am Kolben abgestützt ist. Die Steigung dieses Innengewindes wird so eingerichtet, daß bei Eintreten der Spindelverzögerung

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der Kolben in Richtung auf die Kupplungsscheibe und der Zwischenring von den Reibbelägen wegbewegt wird. Steigung und Reibungsverhältnisse der Gewindeabstützung zwischen Kolben und Innenring werden so eingestellt, daß das übertragbare Drehmoment dieser Gewindeabstützung geringer ist als das der eigentlichen Reibungskupplung.

Für die Gewindeabstützung können verschiedene Gewindeformen, z.B. Rechteckgewinde oder Dreieckgewinde verwendet werden, wobei ein Dreieckgewinde eine größere Keilwirkung besitzt und durch Reibung größere Drehmomente übertragen kann. Die Abstimmung von Gewindesteigung und Reibungsverhältniss,en, die in Analogie zu dem in der Mechanik verwendeten Begriff des Reibungskegels auch als Reibungswinkel bezeichnet werden kann, hängt von den jeweiligen Verhältnissen ab. Eine große Gewindesteigung ist im Allgemeinen vorteilhaft, erfordert aber auch große Reibungswinkel, damit der Kraftfluß zwischen Schwungrad und Spindel nicht unterbrochen wird, bevor eine Spindelverzögerung eintritt. Selbstverständlich können Maßnahmen eingesetzt werden, um den Reibungswinkel der Stützeinrichtung (Gewindeabstützung) einerseits und/oder die Reibungsverhältnisse der eigentlichen Reibungskupplung zu verbessern. Z.B. können die Gewindegänge mit Keilrillen versehen werden oder es können zusätzliche Reibkräfte aufgebracht werden, die aus der Kupplungskraft abgeleitet werden. Andererseits ist es a^;jch möglich, eine Mehrscheibenkupplung zwischen Spindel bzw. zugehöriger Kupplungsscheibe und zwischen Ring bzw. Schwungrad einziß et ze η. Ferner können auch mehrere Gewinde , verteilt auf mehrere Kupplungsscheiben hintereinander angeordnet werden, um die Reibungswirkung zu vervielfachen.

Bei druckmittelbetätigten Kupplungen besteht auch die Möglichkeit, zunächst eine Teilentlastung des dem Kolben zugeord-

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neten Druckraumes zu erreichen, und zwar dadurch, daß der Kolben aus zwei zueinander koaxialen Bauteilen besteht, die abgedichtet und axial relativ zueinander verschieblich geführt sind sowie gemeinsam die Arbeitsfläche des Kolbens bilden, daß der Zwischenring über sein Innengewinde am Außenkolben abgestützt ist, und daß der Innenkolben eine Reibfläche für weitere auf der Kupplungsscheibe angeordnete Reibbeläge aufweist, und daß sowohl der Außenkolben als auch der Innenkolben eine eigene Rückzugsfeder besitzen, wobei die Rückzugs feder des Außenkolbens stärker ist als die Rückzugsfeder des Innenkolbens. Hierbei werden beim Einschalten der Kupplung zunächst die Reibbeläge des Innenkolbens wirksam und dann mit zunehmendem Druckmitteldruck auch die Reibbeläge des Außenkolbens. Bei Einsetzen der Spindelverzögerung entfällt wegen der zwischen dem Außenkolben und dem Zwischenring angeordneten Stützeinrichtung zunächst die am Außenkolben wirksame Kupplungskraft, wobei gleichzeitig eine Teilentlastung des Druckraumes eintritt, der dann in an sich bekannter Weise vollständig entlastet werden kann.

Bei Anordnung einer in Drehrichtung der Spindel positiven Gewindesteigung zwischen Kolben und Zwischenring sowie einer durch axiale Verschiebung des Kolbens auslösbaren Abschaltung des Kolbenantriebs, insbesondere durch ein druckabhängig arbeitendes Entlastungsventil für den Druckraum eines druckmittelbetätigten Kolbens, läßt sich die Wirkung der Stützeinrichtung auch dahingehend ausnutzen, daß zunächst und kurzzeitig der Druck im Druckmittelraum erhöht wird und dann der Druckraum entlastet wird, in dem durch Verschiebung des Kolbens oder druckmittelabhängig ein entsprechendes Entlastungsventil geöffnet wird.

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Eine andere Ausführungsform der Stützeinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Stützen mehrere am Kolben um zur Spindelachse radiale Lagerachsen gelagerte Pendelstützen oder Exenter sind. Diese Ausführungsform ermöglicht zum Beispiel die eingangs erläuterte Arbeitsweise, bei der das Einschalten der Kupplung mit verringerter Kupplungskraft erfolgt, wobei die Stützen in einem Winkel zur Spindelachse stehen. Bei Einsetzen der Spindelverzögerung werden die Pendelstützen oder Exenter über ihre Totpunktlage, bei der sie sich parallel zur Spindelachse erstrecken und bei der die maximale Kupplungskraft auftritt, hinaus in eine andere Winkelstellung verschwenkt, bei der wegen unterschiedlicher Drehzahlen von Spindel einerseits und Schwungrad andererseits die Kupplungskraft unterbrochen ist.

Die Stützen können aber auch mehrere zwischen dem Kolben und dem Zwischenring angeordnete zweiteilige Kugeln oder Rollen sein, deren Längsachsen im wesentlichen radial zur Spindelachse angeordnet sind und die in einer Längsmittelebene unter Bildung von einander zugeordneten Gleitflächen geteilt sind. Ferner können die Stützen mehrere am Kolben bzw. am Zwischenring angeordnete Keile miteinander zugeordneten Keilflächen sein, deren Keilflächen sich im wesentlichen in Umfangsrichtung erstrecken. In allen Fällen (Gewindeabstützung, Pendelabstützung, Kugelabstützung, Keilabstützung) arbeitet die Stützeinrichtung mit "schiefen Ebenen", deren Steigung entweder fest eingestellt oder veränderlich ist und deren Reibungswinkel den gegebenen Verhältnissen anpaßbar ist.

Die beschriebenen Stützeinrichtungen lassen sich vorteilhaft auch zusammen mit einem Zwischenring einsetzen, der sich in radialer Richtung zwischen Kolben und Kupplungsscheibe erstreckt und der im übrigen in axialer Richtung verschieblich

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sowie in Umfangsrichtung g-:gen Federwirkung begrenzt drehbar in der Schwungscheibe ingeordnet ist.

Durch Variation der Durchmesser, auf dem einerseits die Stützeinrichtungen und andererseits die eigentliche Reibungskupplung mit den Reibbelägen der Kupplungsscheibe wirksam ist, ergibt sich eine weitere Möglichkeit, das Verhältnis der von diesen Baugruppen übertragbaren Drehmomente einzustellen. In statischer Hinsicht günstige Verhältnisse ergeben sich, wenn die Stützen im wesentlichen auf den Durchmesser der Reibbeläge der Kupplungsscheibe angeordnet werden.

Wenn nur auf einer Seite der Reibbeläge der Kupplungsscheibe der Spindel eine Stützeinrichtung angeordnet ist, dann wird zwar bei Einsetzen der Spindelverzögerung auf dieser Seite die Kupplungskraft sofort unterbrochen, auf der anderen Seite, z.B. zwischen Reibbelägen und Schwungrad kann jedoch noch ein Teildrehmoment übertragen werden, weil die Reibbeläge hier noch an der zugeordneten Reibfläche des Schwungrades anliegen. Setzt man zusätzlich auf der anderen, z.B. der dem Kolben abgewandten Seite der Kupplungsscheibe eine Stützeinrichtung ein, dann ist auch dieses Teildrehmoment nicht mehr vorhanden und die Spindel wird über die " schiefen Ebenen" der Stützeinrichtungen sogar noch mit einem Gegendrehmoment beaufschlagt. Das kann von besonderem Vorteil sein, weil dadurch der dynamischen Wirkung und der Bildung von Kraftspitzen innerhalb der Presse entgegen gewirkt wird.

Es versteht sich, daß ein oder mehrere Anschläge zur Begrenzung der Bewegung des Kolbens in Richtung auf den Zwischenring vorgesehen sein können. Ferner sollte der Kolben eine Rückzugseinrichtung, die gegebenenfalls auch mit den Stützen der Stützeinrichtung gekoppelt sein kann, aufweisen.

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Alle beschriebenen Ausführungsformen lassen sich vorteilhaft bei einer Spindelpresse verwirklichen, bei der ein im Schwungrad unter Bildung eines Druckmittelraumes mit Zu- und Abfluß axial verschieblich geführter Kolben vorhanden ist. Aber auch bei Spindelpressen, die einen im Schwungrad angeordneten und mit einem Elektrostelltrieb, Zugmagneten oder dergleichen axial verschieblichen Kolben aufweisen, können die verschiedenen Ausführungsformen der Stützeinrichtung zur Unterbrechung des Kraftflusses vorteilhaft eingesetzt werden. Bei Verwendung von elektrischen oder mechanischen Kolbenantrieben erhält man eine außerordentlich steife Kupplung, die, weil sie nicht gegen Druckmittel nachgeben kann, auch außerordentlich schnell abschalten kann. In diesem Fall muß man jedoch, wenn größtmögliche Steifigkeit gewünscht wird, auf die Servo -Wirkung zum Erhöhen der Kupplungskraft vor dem Abschalten verzichten. Wenn man nicht darauf verzichten will, muß man besondere Federelemente vorsehen, durch die die Steifigkeit der Kupplung dann allerdings wieder vermindert wird. Im übrigen ist die Geräuschentwicklung bei Betätigung einer mechanischen oder elektro-mechanischen Kupplung geringer als bei Betätigung einer druckmittelbetriebenen Kupplung. Unter Umständen ergibt sich auch eine Verminderung der Baukosten, weil die Bereitstellung des Druckmittels bzw. die dafür erforderlichen Apparate verhältnismäßig kostspielig sind. Da auch der Druckmittelverbrauch bei einer druckmittelbetriebenen Kupplung beträchtlich ist, kann bei elektrischer oder elektro-mechanischer Kupplung gegebenenfalls auch Energie eingespart werden.

Eine nach dem eingangs erläuterten Prinzip arbeitende Spindelpresse ohne im Schwungsrad axial verschieblichen Kolben ist gekennzeichnet durch eine an die Spindel angeschlossene

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Kupplungsscheibe, die umfangsseitig einen Iteibbelag trägt, und durch einen Zwischenring, der gegen Federwirkung begrenzt drehbar an das Schwungrad angeschlossen ist und gegen den Umfang der Kupplungsscheibe preßbare in Umfangsrichtung keilförmige Stützen trägt, die innen und außen Reibbeläge aufweisen, wobei jeder Stütze ein im Schwungrad angeordneter Preßstempel mit der Außenfläche der Stütze angepaßter Reibfläche zugeordnet ist. Auch hierbei werden wiederum "schiefe Ebenen" verwirklicht, die im oben beschriebenen Sinne wirksam werden. Dabei können die Preßstempel an den Kolbenstangenenden von in Druckzylindern geführten Kolben mit im wesentlichen radialer Wirkungsrichtung angeordnet sein.

Im Folgenden werden in der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert; es zeigen:

Figur 1 schematisch und teilweise einen Schnitt durch eine Kupplung einer Spindelpresse,

Figur 2 einen Schnitt in Richtung II-II durch den Gegenstand nach Figur 1,

Figur 3 eine andere Ausführungsform des Gegenstandes nach Figur 1,

Figuren 4, 5, 6, 7 verschiedene Ausführungsformen von Stützeinrichtungen, die jeweils teilweise in radialer Draufsicht dargestellt

sind,

Figur 8 eine andere Ausführungsform des Gegenstandes nach Figur 1,

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Figur 9 schematisch und teilweise eine Draufsicht auf eine weitere Kupplung einer Spindelpresse .

Die in den Figuren dargestellte Kupplung gehört zu einer im Einzelnen nicht dargestellten Spindelpresse mit einem Gestell, an dem ein angetriebenes und stets in gleicher Drehrichtung umlaufendes Schwungrad 1 gelagert ist. Die Drehachse des Schwungrades 1 ist zugleich auch die Achse 2 der Spindel 3, an die z.B. über eine Spindelmutter die beweglichen Werkzeuge angeschlossen sind. Die Spindel 3 trägt an ihrem oberen Ende eine Kupplungsscheibe 4·, die an ihrem äußeren Rand an Oberseite und Unterseite jeweils Reibbeläge 5 bzw. 6 aufweist.

An das Schwungrad 1 schließt oben ein Gehäuse 7 an, das einen zylindrischen Druckraum 8 für einen darin axial verschieblichen Kolben 9 umschließt. Eine Umfangdichtung Io dichtet den Kolben 9 im Druckraum 8. Der Kolben 9 ist mit einem oder mehreren als Drehsicherung dienenden Bolzen 11 drehfest, jedoch axial verschieblich im Gehäuse 7 gehalten. Ein oder mehrere Öffnungen 12 zum Druckraum 8 mit nicht dargestellten Ventilen ermöglichen Zu- bzw. Abfluß des Druckmittels.

Der Druckraum 8 geht im unteren Teil in einen ebenfalls zylindrischen Freiraum 13 über, in den sich ein an den Kolben unten anschließender Radialflansch IU erstreckt. An den Radialflansch 14 ist umfangsseitig über eine Stützeinrichtung ein Zwischenring 16 angeschlossen, der axial verschieblich und gegen die Wirkung einer Feder 17 begrenzt drehbar im Freiraum 13 untergebracht ist. Ein oder mehrere sich in axialer Richtung erstreckende und auf Federn 18 abgestützte Druckbolzen 19 bilden nachgiebige Widerlager für den Zwischenringl6 beim Schließen der Kupplung. Die Funktion dieser Druckbolzen wird im Einzelnen später erläutert.

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Die Stützeinrichtung 15 besteht bei dem in den Figuren 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel aus einem Innengewinde des Zwischenrings 16 und einem zugeordneten Außengewinde 2o am Umfang des Radialflansches 14·, so daß sich der Zwischenring 16 über das Gewinde am Radialflansch 14 abstützt. Das Gewinde ist beim dargestellten Ausführungsbeispiel ein Rechteckgewinde, welches auf einem Durchmesser angeordnet ist, der kleiner ist als der Durchmesser der Reibbeläge 5 bzw. 6 und ihrer zugeordneten Reibflächen einerseits am Schwungsrad 1 und andererseits am Zwischenring 16. Die Steigung des Gewindes der Stützeinrichtung 15 und seiner Reibungsverhältnisse sind so eingerichtet, daß zwischen dem Schwungrad 1 bzw. dem darin drehfest gehaltenen und axial verschieblichen Kolben 9 und der Stützeinrichtung 15 übertragbare Drehmoment geringer ist als das zwischen der Stützeinrichtung 15 und der Spindel 3 bzw. der Kupplungsscheibe 4 übertrag-bare Drehmoment. Im übrigen ist die Gewindesteigung so angeordnet, daß bei einer Spindelverzögerung gegenüber dem Schwungrad der Kolben 9 in Richtung auf die Spindel 3 und der Zwischenring 16 in Gegenrichtung bewegt werden.

Zum Einschalten der Kupplung wird ein Druckmittel dem Druckraum 8 zugeführt, so daß sich der Kolben 9 mit dem Zwischenring 16 in Richtung auf die Spindel 3 bewegt. Um eine Relativverschiebung zwischen Kolben 9 und Zwischenring 16 beim Einkuppeln zu verhindern, sind die Druckbolzen 19 vorgesehen, gegen die sich der Zwischenring 16 mit seiner Unterseite legt, so daß er an einer Relativdrehung zum Kolben 9 gehindert ist. Kolben 9 und Zwischenring 16 werden in axialer Richtung so weit verschoben, bis die Kupplungsscheibe 4 bzw. deren Reibbeläge 5 , 6 zwischen dem Schwungrad 1 und dem Zwischenring 16 eingespannt sind und die Spindel 3 vom Schwungrad 1 mitgenommen wird.

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Bei Erreichen der Preßkraft an der Spindel 3 wird diese verzögert. Damit werden auch die Kupplungsscheibe U und der Zwischenring 16 verzögert, denn das zwischen Kolben 9 und Zwischenring 16 übertragsbare Drehmoment ist geringer als das zwischen Schwungscheibe 1, Reibbelägen 5, 6 und Zwischenring 16 übertragbare Drehmoment.

Die Relativdrehung zwischen Kolben 9 und Zwischenring 16 bewirkt , daß der Kolben 9 unter Entlastung des Druckraumes in axialer Richtung weiter auf die Spindel bewegt wird, während gleichzeitig der Zwischenring 16 in Gegenrichtung bewegt wird, so daß der Kraftfluß in der Kupplung unmittelbar unterbrochen wird.

Nach dem Ablassen des Druckmittels, das z.B. während des Pressenrückzuges geschehen kann, wird auch der Zwischenringl6 unter Wirkung der Federn 17, 18 in seine Ausgangsstellung zurückgebracht. Es versteht sich, daß am Kolben 9 eine nicht dargestellte Rückzugseinrichtung vorgesehen sein kann_} die gegebenenfalls auch durch die Stützeinrichtung 15 gesteuert sein kann.

Anstelle des Rechteckgewindes kann auch ein Dreieckgewinde verwendet werden, bei beim je nach Keilwirkung größere Reibungskräfte wirksam sind. Änderungen des Reibungsverhältnisses, insbesondere eine Vergrößerung der durch Reibung übertragenen Drehmomente läßt sich auch durch Verwendung einer Mehrscheibenkupplung erreichen. Ferner kann das Verhältnis der einerseits zwischen Kolben 9 und Zwischenring 16 sowie andererseits zwischen Schwungrad 1, Kupplungsscheibe ■+ und Zwischenring übertragbaren Drehmomente durch Verändern der Durchmesser der Stützeinrichtung 15 und/oder der Reibbeläge 5, 6 variiert werden.

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Bei allen Ausführungsformen sollte aber darauf geachtet werden, daß die selbsthemmende Wirkung des Zwischenrings 16 (unter Berücksichtigung der Gewindesteigung und der ReibungsVerhältnisse) so groß ist, daß die aufgebrachte Kupplungskraft nicht unmittelbar zum Lösen der Kupplung führt sondern daß die Kupplung erst dann gelöst wird, wenn die Spindelverzögerung einsetzt.

Bei dem in Figur 3 dargestellten Ausführungsbeispiel bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Teile. Bei diesem Ausführungsbeispiel besteht der Kolben 9 aus einem Außenkolben und einem konzentriert darin angeordnetem Innenkolben 22. Eine Umfangsdichtung 2 3 dichtet den Innenkolben 2 2 gegen den Außenkolben 21. Beide Kolbenteile bilden gemeinsam zum Druckraum 8 hin eine gemeinsame Arbeitsfläche. Außenkolben 21 und Innenkolben 22 sind jeweils an nicht dargestellte, aber gesonderte Rückzugsfedern angeschlossen. Die Rückzugsfeder des Außenkolbens 21 ist stärker als die Rückzugsfeder des Innenkolbens 22.

Die Kupplungsscheibe 4· weist außer den Reibbelägen 5, 6 zusätzlich im Verschiebebereich des Innenkolbens 22 angeordnete Reibbeläge 24, 2 5 auf, denen am Innenkolben 2 2 und am Schwungrad 1 Reibungsflächen zugeordnet sind.

Bei Druckbeaufschlagung des Druckraumes 8 wird mit Rücksicht auf die schwächere Rückzugsfeder zunächst der Innenkolben 22 axial in Richtung auf die Spindel 3 verschoben, bis die Reibbeläge 24, 25 zwischen dem Innenkolben 22 und dem Schwungsrad 1 eingespannt sind. Wenig später wird auch der Außenkolben mit dem Zwischenring 16 axial verschoben, bis die Reibbeläge 5, 6 zwischen dem Schwungrad 1 und dem Zwischenring 16 eingespannt sind.

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Bei Einsetzen einer Spindelverzögerung wird wie bei dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel der Kraftfluß zwischen dem Schwungrad 1, dem Zwischenring 16 und den Reibbelägen 5, 6 unterbrochen, womit eine Teilentlastung des Druckraumes eintritt, weil sowohl der Außenkolben 21 als auch der Innenkolben 2 2 vom gleichen Druckmedium beaufschlagt sind. Anschließend kann dann der Druckraum vollständig entlastet werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel kann auf die Anordnung von Druckbolzen 19 zur Einhaltung des Gleichlaufs sowie zur Verhinderung einer relativen axialen Verschiebung von Außenkolben 21 und Zwischenring 16 verzichtet werden.

In den Figuren M- bis 7 sind verschiedene Ausführungsformen der Stützeinrichtung 15 dargestellt. Bei der in Figur 4 dargestellten Ausführungsform weist die Stützeinrichtung 15 Keile 26, 27 anstelle von Gewinde auf. Die Steigung der Keilflächen und die dabei verwirklichten Reibungsverhältnisse sind nach den gleichen Prinzipien auszulegen wie oben im Zusammenhang mit der Gewindeausführung der Stützeinrichtung 15 ausgeführt.

Wie man aus Figur 5 entnimmt, können die Keilflächen auch an zahnartig vorstehenden Vorsprüngen 28, 29 ausgebildet sein, so daß nach einer begrenzten Relativverschiebung zwischen dem Ringflansch 14 des Kolbens 9 bzw. des Außenkolbens 21 und dem Zwischenring 16 eine axiale Stützkraft schlagartig wegfällt sowie dadurch die Stützwirkung der Stützeinrichtung 15 unmittelbar entfällt.

Die in Figur 6 dargestellte Stützeinrichtung 15 weist mehrere Pendelstützen 3o zwischen dem Ringflansch IU und dem Zwischenring 16 auf. Die Pendelstützen 3o sind in geeigneter Weise derart an diesen Bauteilen gelagert, daß sie bei einer Relativverdrehung verschwenken können. Mögliche Schwenkstellungen der Pendelstützen 3o ^rind in Figur 6 gestrichelt angedeutet.

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Geht man davon aus, daß das Schwungrad 1 mit Kolben 9 und Ringflansch 14 sich in Richtung des Pfeils 31 dreht, dann braucht zum Einkuppeln nicht die volle Kupplungskraft aufgebracht zu werden, weil die Stützeinrichtung 15 bei der mit durchgezogenen Linien dargestellten Schwenkstellung der Pendelstützen hinreichend große Drehmomente übertragen kann. Bei Einsetzen der Spindelverzögerung führt die Spindel.3 mit der Kupplungsscheibe 4 und dem daran gekuppelten Zwischenring 16 eine durch den Pfeil 32 angedeutete Relativdrehung gegenüber dem Ringflansch 14 aus. Dabei werden die Pendelstützen 3o unter Vergrößerung des übertragenen Drehmomentes zunächst in eine lotrechte Stellung verschwenkt und dann in die gegenüberliegende (gestrichelt angedeutete) Schwenkstellung, bei der kein Drehmoment vom Schwungrad 1 auf die Spindel übertragen werden kann. Vielmehr wird auf dem Weg von der gestrichelten lotrechten Stellung zu der gestrichelten Schwenkstellung die Verzögerung der Spindel 3 noch unterstützt.

Die in Figur 7 dargestellte Ausführungsform der Stützeinrichtung 15 weist Halbkugeln bzw. Halbzylinder 33, 34 zwischen dem Radialflansch 14 und der Zwischenscheibe 16 auf. Die Halbzylinder 33, 34 sind in geeigneter Weise an diesen Bauteilen gelagert und stützen sich gegeneinander über zugeordnete Gleitflächen 35 ab. Bei Einsetzen der Spindelverzögerung und daraus resultierender Relativverdrehung zwischen Axialflansch 14 und Zwischenring 16 wirken die Gleitflächen 35 als Keilflächen wie bei den oben beschriebenen Ausführungsformen.

Bei allen Ausführungsformen ist es möglich, die Stützeinrichtung funktionell auch so einzusetzen, daß dadurch eine Kupplung oder ein Antrie; für den Rückzug des Kolbens 9 betätigt wird und/oder der Mruckraum 8 entlastet wird.

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Bei dem in Figur 8 dargestellten Ausführungsbeispiel bezeichnen die gleichen Bezugszeichen wiederum gleiche Teile. Anders als beim Ausführungsbeispiel nach Figur 1 ist der Zwischenring 16 unterhalb des Kolbens 9 angeordnet und erstreckt sich der Zwischenring 16 in radialer Richtung zwischen Kolben 9 und Kupplungsscheibe 4. Im übrigen ist der Zwischenring 16 wie oben beschrieben gegen Federwirkung begrenzt drehbar und axial verschiebbar im Gehäuse 7 angeordnet. Zwischen Kolben 9 und Zwischenring 16 befindet sich die Stützeinrichtung 15, die, wie oben beschrieben, ausgebildet sein kann. Widerlager 36 bilden Anschläge zur Begrenzung der Bewegung des Kolbens 9 in Richtung auf den Zwischenring 16.

Dieses Ausführungsbeispiel läßt sich im Hinblick auf statische Kraftübertragung deshalb besonders günstig einrichten, weil die Stützeinrichtung 15 einerseits und die Reibbeläge 5, 6 der Kupplungsscheibe 4 andererseits auf gleichem Durchmesser angeordnet werden können. Im übrigen funktioniert auch diese Kupplung wie oben beschrieben.

Bei allen Ausführungsbeispielen kann eine Stützeinrichtung nicht nur zwischen Kolben 9 und Zwischenring 16 sondern zusätzlich auch noch zwischen Schwungrad 1 und Reibbelag 5 der Kupplungsscheibe 4 angeordnet werden, wobei gegebenenfalls die Kupplungsscheibe 4 auch als Mehrscheibenkupplung ausgebildet sein kann. Die Anordnung von 2 Stützeinrichtungen beidseits des Zwischenringes 16 hat den Vorteil, daß bei Erreichen der gewünschten Preßkraft und bei Einsetzen der relativen Spindelverzögerung die Stützwirkung der Stützeinrichtungen auf beiden Seiten der Reibungskupplung entfällt und keine Restreibung verbleibt. Dann können von den Stützeinrichtungen 15 induzierte Drehmomente, die die Verzögerung der Spindel 3 unterstützen, voll wirksam werden.

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In den Figuren sind stets Kupplungen mit druckmittelbetätigtem Kolben dargestellt. Der Kolben kann aber auch einen elektrischen oder elektro-mechanischen Antrieb aufweisen und dadurch in Richtung auf die Spindel 3 bewegt werden. Damit können Kupplungen größerer Steifigkeit gebaut werden, die auch weniger Geräusch entwickeln als die druckmittelbetätigten Kupplungen.

Bei dem in Figur 9 dargestellten Ausführungsbeispiel kann auf einen Kolben ganz verzichtet werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel trägt die Kupplungsscheibe 4 umfangsseitig einen Reibbelag 37. Ein im Gehäuse 7 des Schwungrades 1 gegen Federwirkung begrenzt drehbar gelagerter Zwischenring 16 trägt axial vorstehende Stützen 38, die radial innen und radial außen Reibbeläge aufweisen. Diese Stützen 3 8 können mit ihrem radial inneren Reibbelag gegen den umfangsseitigen Reibbelag 37 der Kupplungsscheibe 4 gepreßt werden. Die Stützen 38 sind keilförmig ausgebildet. Zum Anpressen der Stützen 38 an die Kupplungsscheibe 4 dienen Preßstempel 39 mit der Außenfläche der zugeordneten Stütze 3 8 angepaßter Reibfläche. Jeder Preßstempel 39 ist am Kolbenstangenende eines in einem Druckzylinder 4o geführten Kolbens 41 angeordnet. Die Druckzylinder sind im Gehäuse 7 des Schwungrades 1 untergebracht. Die Wirkungsrichtung der Kolben 41 ist im wesentlichen radial. Die Druckzylinder 4o weisen auf der Kolbenstangen freien Seite des Kolbens 41 nicht dargestellte Zu- und Abflüsse für ein Druckmittel auf.

Auch bei diesem Ausführungsbeispiel sind die den Preßstempeln 39 zugewandten Keilflächen der Stützen 38 und die Reibungsverhältnisse zwischen Stützen 38 und Stempeln 39 so eingerichtet, daß beim Einkuppeln durch Zufuhr von Druckmittel in den Zylinder 4o die Kupplungsscheibe 4 und damit die Spindel 3 vom Schwungrad 1 in Richtung des Pfeils 42 mitgenommen wird.

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Bei Einsetzen der Spindelverzögerung und Relativdrehung der Kupplungsscheibe 4 in Richtung des Pfeils 43 verschieben sich dann Stützen 38 und Preßstempel 39 gegeneinander so, daß der Kraftfluß zwischen Schwungrad 1 und Spindel 3 unterbrochen wird.

j vii/Gr 130018/0079

Claims

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N 4 - 42

Dipl.-Ing. Helmut Dischler
Droste-Hülshoff-Str. 9, U0<* Neuß

Spindelpresse

Patentansprüche

( 1 .!Spindelpresse mit einer, in der gleichen Drehrichtung ununterbrochen umlaufenden Schwungrad und einer zwischen diesem und der Spindel angeordneten Reibkupplung, die sich bei Erreichen einer vorbestimmten Preßkraft unter der Wirkung eines auf die Verzögerung der Spindel ansprechenden Steuerteils öffnet, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerteil eine in den Kraftfluß der Kupplung zwischen Schwungrad (1) und Spindel (3) geschaltete Stützeinrichtung (15) ist, deren Stützwirkung bei Erreichen der gewünschten Preßkraft und bei Einsetzen der relativen Spindelverzögerung entfällt.
2. Spindelpresse nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß das zwischen dem Schwungrad (1) bzw. einem darin drehfest gehaltenen sowie axial verschieblichen Kolben (9) und der Stützeinrichtung (15) übertragbare Drehmoment geringer ist als das zwischen der Stützeinrichtung (15) und der Spindel (3) übertragbare Drehmoment .
3. Spindelpresse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützeinrichtung (15) zwischen einer be Lci^e i 11 g mit Peibbelägen (5, 6) versehenen und einseitig gegen das Schwungrad (1) preßbaren Kupplungsscheibe (U) sowie dem im Schwungrad (1) gehaltenen Kolben (9) angeordnet ist.

ORIGINAL INSPECTED

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4. Spindelpresse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützeinrichtung (15) einen Zwischenring (16) aufweist, der gegen Federwirkung begrenzt drehbar an den Kolben (9) oder an das Schwungrad (1) angeschlossen ist und der kupplungsseitig eine Reibfläche für die Reibbeläge (6) der Kupplungsscheibe (4) bildet sowie kolbenseitig Widerlager für Stützen der Stützeinrichtung (15) besitzt.
5. Spindelpresse nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenring (16) ein Innengewinde aufweist, welches in ein zugeordnetes Außengewinde (2o) des Kolbens (9) eingreift, und dadurch am Kolben (9) abgestützt ist.
6. Spindelpresse nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine beim Schließen der Kupplung wirksame Einrichtung (18, 19) zur Einhaltung des Gleichlaufs sowie zur Verhinderung einer relativen axialen Verschiebung von Kolben (9) und Zwischenring (16).
7. Spindelpresse nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewinde (2o) ein Rechteckgewinde ist.
8. Spindelpresse nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewinde (2o) ein Dreieckgewinde ist.
9. Spindelpresse nach einem oder mehreren der Ansprüche

1 bis 8, gekennzeichnet durch eine Mehrscheibenkupplung zwischen Spindel (3) bzw. zugehöriger Kupplungsscheibe (4) und Zwischenring (16) bzw. Schwungrad(1)

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10. Spindelpresse nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (9) aus zwei zueinander koaxialen Bauteilen (21, 22) besteh', die abgedichtet und axial relativ zueinander verschieblich geführt sind sowie gemeinsam die Arbeitsfläche des Kolbens (9) bilden, daß der Zwischenring (16) über sein Innengewinde am Außenkolben (21) abgestützt ist, daß der Innenkolben (22) eine Reibfläche für weitere auf der Kupplungsscheibe (4) angeordnete Reibbeläge (24) aufweist und daß sowohl der Außenkolben (21) als auch der Innenkolben (22) eine eigene Rückzugsfeder besitzen, wobei die Rückzugsfeder des Außenkolbens (21) stärker ist als die Rückzugsfeder des Innenkolbens (22).
11. Spindelpresse nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 9, gekennzeichnet durch eine in Drehrichtung der Spindel (3) positive Gewindesteigung zwischen Kolben (9) und Zwischenring (16) sowie durch eine durch axiale Verschiebung des Kolbens (9) auslösbare Abschaltung des Kolbenantriebs, insbesondere durch ein druckabhängig arbeitendes Entlastungsventil für den Druckraum (8) eines druckmittelbetätigten Kolbens (9).
12. Spindelpresse nach Anspruch U,dadurch gekennzeichnet, daß die Stützen mehrere am Kolben (9) um zur Spindelachse (2) radiale Lagerachsen gelagerte Pendelstützen (3o) oder Exenter sind.
13. Spindelpresse nach Anspruch 4,dadurch gekennzeichnet, daß die Stützen mehrere zwischen dem Kolben (9) und dem Zwischenring (16) angeordnete zweiteilige Kugeln oder Rollen (33, 34) sind, deren Längs-

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achsen im wesentlichen radial zur Spindelachse (2) angeordnet sind und die in einer Längsmittelebene unter Bildung von einander zugeordneten Gleitflächen (35) geteilt sind.
14. Spindelpresse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützen mehrere am Kolben (9) bzw. am Zwischenring (16) angeordnete Keile (26, 27; 28, 29) mit einander zugeordneten Keilflächen sind, deren Keilflächen sich im wesentlichen in Umfangsrichtung erstrecken .
15. Spindelpresse nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenring (16) sich in radialer Richtung zwischen Kolben (9) und Kupplungsscheibe (4) erstreckt.
16. Spindelpresse nac: Anspruch 15, dadurch gekennze ichnet, daß die Stützen im wesentlichen auf den Durchmesser der Reibbeläge (5, 6) der Kupplungsscheibe (4) angeordnet sind.
17. Spindelpresse nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützen mit einer Rückzugskupplung für den Kolben (9) gekoppelt sind.
18. Spindelpresse nach einem der Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß auch auf der dem Kolben (9) abgewandten Seite der Kupplungsscheibe (4) eine Stützeinrichtung (15) vorgesehen ist.

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19. Spindelpresse nach einem oder mehreren der Ansprüche 12 bis 18, gekennzeichnet durch einen Anschlag (36) zur Begrenzung der Bewegung des Kolbens (9) in Richtung auf den Zwischenring (16).
20. Spindelpresse nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 19, gekennzeichnet durch einen im Schwungrad (1; unter Bildung eines Druckmittelraumes (8) mit Zu- unc Abfluß axial verschieblich geführten Kolben (9).
21. Spindelpresse nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 19, gekennzeichnet durch einen im Schwungrad (1) angeordneten und mit einem Elektrostelltrieb, Zugmagneten oder dergleichen axial verschieblichen Kolben (9).
22. Spindelpresse nach Anspruch l,gekennze ichnet durch eine an die Spindel (3) angeschlossene Kupplungsscheibe (U) die umfangseitig einen Reibbelag (37) trägt, und durch einen Zwischenring (16), der gegen Federwirkung begrenzt drehbar an das Schwungrad (1) angeschlossen ist und gegen den Umfang der Kupplungsscheibe (4) preßbare in Umfangsrichtung keilförmige Stützen (38) trägt, die innen und außen Reibbeläge aufweisen, wobei jeder Stütze (38) ein im Schwungrad (1) angeordneter Preßstempel (39) mit der Außenfläche der Stütze (38) angep-aßter Reibfläche zugeordnet ist.
23. Spindelpresse nach Anspruch 22, dadurch gekennze ichne t, daß die Preßstempel (38) an den Kolbenstangenenden von den Druckzylindern (4o) geführte^ Kolben (41) mit im wesentlichen radialer Wirkungsrichtung angeordnet sind.

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