DE29700887U1 - Device for exerting high pressures when riveting, notching, punching, joining, punching, clinching, pressing, bending or the like. - Google Patents

Device for exerting high pressures when riveting, notching, punching, joining, punching, clinching, pressing, bending or the like.

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Description

Vorrichtung zur Ausübung hoher Drücke beim Nieten, Ausklinken, Lochen, Fügen, Stanzen, Clinchen, Pressen, Biegen oderDevice for exerting high pressures during riveting, notching, punching, joining, punching, clinching, pressing, bending or

dergleichenthe like

BeschreibungDescription

Gattunggenus

Die Neuerung betrifft eine Vorrichtung zum Ausüben hoher Drücke beim Nieten, Ausklinken, Lochen, Fügen, Stanzen, Clinchen, Pressen, Biegen oder dergleichen.The innovation relates to a device for exerting high pressures during riveting, notching, punching, joining, stamping, clinching, pressing, bending or the like.

Stand der TechnikState of the art

Es sind pneumatisch-mechanische sogenannte Kraftzylinder vorbekannt, die nach dem Kniehebelprinzip arbeiten, bei denen die pneumatische Druckkraft über mechanische Kniehebelgelenke übersetzt wird, um größere Kräfte zu erzielen. Hierbei ist jedoch der Krafthub durch die Kinematik der Mechanik begrenzt und erreicht nur etwa zehn Millimeter.Pneumatic-mechanical so-called power cylinders are already known, which work according to the toggle lever principle, in which the pneumatic pressure force is translated via mechanical toggle lever joints in order to achieve greater forces. However, the force stroke is limited by the kinematics of the mechanics and only reaches about ten millimeters.

· ♦· ♦

Weiterhin sind sogenannte kombinierte Pneumatik-Hydraulikzylinder vorbekannt, wobei ein Schnellgang pneumatisch erfolgt und der Krafthub hydraulisch durch integrierte Druckübersetzer erfolgt. Diese Vorrichtungen bauen aufwendig und weisen viele Dichtungsprobleme auf, so daß sie auf Dauer nicht störungsfrei funktionstüchtig sind. Der Krafthub ist ebenfalls auf maximal etwa zehn Millimeter beschränkt, bei sehr langer Bauweise.Furthermore, so-called combined pneumatic-hydraulic cylinders are already known, where the high-speed drive is pneumatic and the power stroke is hydraulic through integrated pressure intensifiers. These devices are complex to build and have many sealing problems, so that they cannot function smoothly in the long term. The power stroke is also limited to a maximum of around ten millimeters, with a very long design.

AufgabeTask

Der Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Ausüben hoher Drücke beim Nieten, Ausklinken, Lochen, Fügen, Stanzen, Clinchen, Pressen, Biegen oder dergleichen zu schaffen, die bei hoher Druckübersetzung und weitem Anwendungsgebiet nicht auf kurze Hübe für den eigentlichen Krafthub beschränkt sind.The innovation is based on the task of creating a device for exerting high pressures during riveting, notching, punching, joining, stamping, clinching, pressing, bending or the like, which, with a high pressure ratio and a wide range of applications, are not limited to short strokes for the actual power stroke.

LösungSolution

Die Aufgabe wird durch die in Schutzanspruch 1 wiedergegebenen Merkmale gelöst.The problem is solved by the features set out in claim 1 .

Einige VorteileSome advantages

Bei der Neuerung wird eine koaxial zu der Luft-/Ölpumpe geschaltete Zwischenkolbeneinheit ebenso wie diese einseitig nur von Druckluft beaufschlagt, so daß das System insofern rein pneumatisch arbeitet. Hydraulische Aggregate als Druckmittelquellen sind deshalb nicht erforderlich. Auch die mit dem Werkzeug, zum Beispiel ein Präge- oder Lochstempel, zu kuppelnde Hubzylindereinheit ist in koaxialer Verlängerung der Zwischenkolbeneinheit angeordnet, so daß die LufWÖlpumpe, die Zwischenkolbeneinheit und die daran anschließende Hubzylindereinheit zu einer Baueinheit raumsparend vereinigt werden können.The innovation involves an intermediate piston unit connected coaxially to the air/oil pump, and the latter is only pressurized by compressed air on one side, so that the system works purely pneumatically. Hydraulic units as pressure medium sources are therefore not required. The lifting cylinder unit, which is to be coupled to the tool, for example a stamping or punch, is also arranged as a coaxial extension of the intermediate piston unit, so that the air/oil pump, the intermediate piston unit and the lifting cylinder unit connected to it can be combined into one unit in a space-saving manner.

Die neuerungsgemäße Vorrichtung besitzt außerdem einen Schnellgang. Zwischenkolbeneinheit und LufWÖlpumpe arbeiten von Anfang an. Trifft das Werkzeug auf einen Widerstand und führt den Arbeitshub aus, zum Beispiel zum Clinchen, erfolgt die Druckerhöhung verzögerungslos, zum Beispiel im Verhältnis 1 : 80.The new device also has a fast gear. The intermediate piston unit and the air/oil pump work from the start. If the tool encounters resistance and carries out the working stroke, for example for clinching, the pressure is increased without delay, for example in a ratio of 1:80.

Von besonderem Vorteil ist es, daß der Druckübersetzer über ein im geschlossenen Kreislauf arbeitendes Hydraulikmedium auf den Arbeitskolben einwirkt, so daß der Hub des Arbeitskolbens an sich beliebig groß sein kann. Druckübersetzer und Arbeitskolben sind einfache Drehteile, was auch für die mit dem Arbeitskolben verbundene Kolbenstange gilt, mit der das jeweilige Werkzeug,It is particularly advantageous that the pressure intensifier acts on the working piston via a hydraulic medium operating in a closed circuit, so that the stroke of the working piston can be as large as desired. The pressure intensifier and working piston are simple turned parts, which also applies to the piston rod connected to the working piston, with which the respective tool,

zum Beispiel ein Prägestempel, verbunden ist. Komplizierte mechanische Getriebe, zum Beispiel verschiedene Kniehebelgelenke, entfallen.for example, an embossing stamp. Complicated mechanical gears, for example, various toggle joints, are no longer required.

Auch das Umsteuern des Arbeitskolbens in seine Ausgangslage kann durch die gleiche Druckluftquelle erfolgen, die auch die Zwischenkolbeneinheit und die Luft-/Ölpumpe mit Druckluft versorgt. Auf diese Weise genügt ein einfaches Mehrwegeventil, das die Umschaltung der Luftdruckzufuhr zur Luft-/Ölpumpe, zur Zwischenkolbeneinheit bewirkt.The working piston can also be returned to its original position using the same compressed air source that supplies compressed air to the intermediate piston unit and the air/oil pump. In this way, a simple multi-way valve is sufficient to switch the air pressure supply to the air/oil pump and the intermediate piston unit.

Weitere erfinderische AusgestaltungenFurther inventive embodiments

Schutzanspruch 2 beschreibt eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Neuerung. Claim 2 describes a particularly advantageous embodiment of the innovation.

Aus Schutzanspruch 3 ist eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Neuerung zu entnehmen.A further advantageous embodiment of the innovation can be seen from claim 3 .

In der Zeichnung ist die Neuerung an einem Ausführungsbeispiel im Axiallängsschnitt, teils schematisch und mit Schaltsymbolen versehen, veranschaulicht. In the drawing, the innovation is illustrated using an example in axial longitudinal section, partly schematically and with circuit symbols.

Mit dem Bezugszeichen 1 ist eine gegebenenfalls mit hoher Hubfrequenz arbeitende Luft-/Ölpumpe bezeichnet, an der sich funktionell einstückig eine Zwischenkolbeneinheit 2 und an dieser einstückig eine Hubzylindereinheit 3 anschließt. The reference number 1 designates an air/oil pump, which may operate at a high stroke frequency, to which an intermediate piston unit 2 is connected in one piece and to which a lifting cylinder unit 3 is connected in one piece.

Die LufWÖlpumpe 1, die Zwischenkolbeneinheit 2 und die Hubzylindereinheit 3 sind koaxial zueinander angeordnet und besitzen somit die gleiche Längsachse 7 und sind als gemeinsame, einstückige Baueinheit handzuhaben und gemeinsam zu transportieren. An ihrer Außenmantelfläche können sie zylindrisch oder im wesentlichen durchgehend zylindrisch ausgebildet sein.The air/oil pump 1, the intermediate piston unit 2 and the lifting cylinder unit 3 are arranged coaxially to one another and thus have the same longitudinal axis 7 and can be handled and transported together as a common, one-piece unit. Their outer surface can be cylindrical or essentially completely cylindrical.

Die Luft-/Ölpumpe 1 weist einen Zylinder 4 auf, in dem ein Kolben 5 über Dichtungen 6 druckmitteldicht abgedichtet und axialer Richtung der Längsachse 7 in Richtung X bzw. Y hin- und her antreibbar ist. Zu diesem Zweck ist der Kolben 5 über eine Leitung 8 über einen Schieber 10 und über ein Mehrwegeventil 9 von einer Druckmittelquelle 11 mit Druckluft zu beaufschlagen. Die Hubfrequenz kann hoch sein, so daß der Kolben 5 in Richtung X bzw. Y schnell hin und her oszilliert.The air/oil pump 1 has a cylinder 4 in which a piston 5 is sealed pressure-tight by seals 6 and can be driven back and forth in the axial direction of the longitudinal axis 7 in the X or Y direction. For this purpose, the piston 5 is to be pressurized with compressed air from a pressure medium source 11 via a line 8, a slide 10 and a multi-way valve 9. The stroke frequency can be high so that the piston 5 oscillates quickly back and forth in the X or Y direction.

Mit dem Kolben 5 ist ein Plunger 12 verbunden, der in einen Hochdruckraum 13 eintaucht. Der Hochdruckraum 13 ist über eine Leitung 14 und über ein Rückschlagventil 29 an die Arbeitsseite 15 eines als Arbeitszylinder ausgebildeten Hubzyiinders 16 angeschlossen.A plunger 12 is connected to the piston 5 and is immersed in a high-pressure chamber 13. The high-pressure chamber 13 is connected via a line 14 and a check valve 29 to the working side 15 of a lifting cylinder 16 designed as a working cylinder.

In dem Hochdruckraum 13 und damit in der Leitung 14 und an der Arbeitsseite 15 befindet sich ein hydraulisches Medium. Die Arbeitsseite 15 ist über ein in Richtung auf die Arbeitsseite 15 zu öffnendes Rückschlagventil 17 über eine Leitung 18 an einen Zyünderraum 19 angeschlossen, der von einem Zwischenkolben 20 in zwei Teile geteilt wird, von denen die eine Seite über eine Leitung 21 an eine Leitung 30 und damit abwechselnd über das Mehrwegeventil 9 an die Druckluftquelle 11 anschließbar ist, während die gegenüberliegende Seite ebenso wie die Leitung 18 und die Arbeitsseite 15 mit einem hydraulischen Medium beaufschlagt sind.A hydraulic medium is located in the high-pressure chamber 13 and thus in the line 14 and on the working side 15. The working side 15 is connected via a check valve 17 that can be opened in the direction of the working side 15 via a line 18 to an ignition chamber 19, which is divided into two parts by an intermediate piston 20, one side of which can be connected via a line 21 to a line 30 and thus alternately via the multi-way valve 9 to the compressed air source 11, while the opposite side, as well as the line 18 and the working side 15, are pressurized with a hydraulic medium.

Mit dem Bezugszeichen 22 ist eine weitere Leitung bezeichnet, die einerseits über das Mehrwegeventil 9 an die Luftdruckquelle 11 und andererseits an einem der Arbeitsseite 15 gegenüberliegenden Zylinderraum 23 angeschlossen ist, so daß demnach ein Arbeitskolben 24 abwechselnd von der einen Seite, nämlich auf der Arbeitsseite 15 mit hochgespanntem Hydraulikmedium, oder aber von der gegenüberliegenden Seite über das Mehrwegeventil 9 und die Leitung 22 und den Zylinderraum 23 durch Druckluft zu beaufschlagen ist. Auf diese Weise kann der Arbeitskolben 24 in Richtung X oder Y bewegt werden. Das Rückschlagventil 17 ist beim Rückhub des Arbeitskolbens 24 in Richtung Y durch Luftdruckbeaufschlagung über die gestrichelt angedeutete Leitung 25 aufsteuerbar, die an die Leitung 22 angeschlossen ist, so daß hydraulisches Medium von der Arbeitsseite 15 und über das Rückschlagventil 17 sowie die Leitung 18 in den Zylinderraum 19 zurückströmen kann.The reference number 22 designates a further line, which is connected on the one hand via the multi-way valve 9 to the air pressure source 11 and on the other hand to a cylinder chamber 23 opposite the working side 15, so that a working piston 24 can be pressurized alternately from one side, namely on the working side 15 with high-pressure hydraulic medium, or from the opposite side via the multi-way valve 9 and the line 22 and the cylinder chamber 23 with compressed air. In this way, the working piston 24 can be moved in the X or Y direction. The check valve 17 can be opened during the return stroke of the working piston 24 in the Y direction by applying air pressure via the line 25 indicated by dashed lines, which is connected to the line 22, so that hydraulic medium can flow back from the working side 15 and via the check valve 17 and the line 18 into the cylinder chamber 19.

Mit dem Zwischenkolben 20 ist ein Gehäuse 26 verbunden, das in den Zylinderraum 19 eintaucht und den Hochdruckraum 13 aufnimmt.Connected to the intermediate piston 20 is a housing 26 which extends into the cylinder chamber 19 and accommodates the high-pressure chamber 13.

Bei 31 ist ein in den Zylinderraum 19 zu öffnendes Rückschlagventil bezeichnet, so daß der Plunger 12 Hydrauiikmedium aus dem Zylinderraum 19 ansaugen kann.At 31, a check valve is designated that opens into the cylinder chamber 19, so that the plunger 12 can suck in hydraulic medium from the cylinder chamber 19.

Der Zwischenkolben ermöglicht einen Eilgang der Kolbenstange 27.The intermediate piston enables rapid movement of the piston rod 27.

Mit dem Arbeitskolben 24 ist eine Kolbenstange 27 einstückig verbunden, an deren Ende eine Werkzeugaufnahme 28 einstückig, zum Beispiel durch Schrauben, befestigt ist. Mit der Werkzeugaufnahme 28 kann zum Beispiel ein Pressenstempel, ein Biegewerkzeug, ein Prägewerkzeug, ein Ausklinkwerkzeug, ein Stanzwerkzeug, ein Lochwerkzeug, ein Clinch- oder Spannwerkzeug, auswechselbar befestigt werden, so daß beim Arbeitshub in Richtung X des Arbeitskolbens 24 über die Kolbenstange 27 entsprechend hohe Druckkräfte, z. B. 1 : 80, auf das nicht dargestellte Werkzeuge übertragen werden, wie sie zum Beispiel zum Clinchen benötigt werden.A piston rod 27 is connected in one piece to the working piston 24, to the end of which a tool holder 28 is attached in one piece, for example by screws. For example, a press stamp, a bending tool, an embossing tool, a notching tool, a punching tool, a hole tool, a clinching or clamping tool can be interchangeably attached to the tool holder 28, so that during the working stroke in the X direction of the working piston 24, correspondingly high pressure forces, e.g. 1:80, are transmitted to the tools (not shown) via the piston rod 27, as are required for clinching, for example.

Wie man erkennt, sind zum Betrieb der LufWÖlpumpe 1 keine hydraulischen Vorratstanks oder Pumpen erforderlich, da der Antrieb ausschließlich pneumatisch geschieht. Dadurch kann es auch infolge Leckagen nicht zu Verschmutzungen des Umfeldes kommen, was zum Beispiel für den Karosseriebau der Kfz-Industrie von nicht zu unterschätzender Bedeutung ist. Zum Beispiel läßtAs can be seen, no hydraulic storage tanks or pumps are required to operate the air/oil pump 1, as the drive is exclusively pneumatic. This means that leaks cannot cause contamination of the surrounding area, which is of great importance for the bodywork of the automotive industry, for example.

sich eine Vorrichtung gemäß der Neuerung beim Clinchen von Blechen, bei Ausklinken oder Stanzen, zum Beispie! beim Anbringen von Nieten oder Schrauben, mit Vorteil verwenden.A device in accordance with the innovation can be used to advantage when clinching sheet metal, when notching or punching, for example when attaching rivets or screws.

Das hydraulische Medium, das sich in dem Hochdruckraum 13, in der Leitung 14, auf der Arbeitsseite 15, in dem Rückschlagventil 17 und in der Leitung 18 befindet, arbeitet im geschlossenen Kreislauf und braucht nicht erneuert zu werden.The hydraulic medium located in the high-pressure chamber 13, in the line 14, on the working side 15, in the check valve 17 and in the line 18 works in a closed circuit and does not need to be renewed.

Die Vorrichtung, insbesondere das Steuern der Pumpe und deren Schieber kann automatisch durch eine Folgesteuerung geschehen.The device, in particular the control of the pump and its slide valve, can be done automatically by a sequential control.

Die in den Schutzansprüchen und in der Beschreibung beschriebenen sowie aus der Zeichnung ersichtlichen Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen für die Verwirklichung der Neuerung wesentlich sein.The features described in the claims and in the description as well as those evident from the drawing can be essential for the realisation of the innovation both individually and in any combination.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11 Luft-/ÖlpumpeAir/oil pump 22 ZwischenkolbeneinheitIntermediate piston unit 33 HubzylindereinheitLifting cylinder unit 44 Zylindercylinder 55 KolbenPistons 66 Dichtungpoetry 77 LängsachseLongitudinal axis 88th LeitungLine 99 MehrwegeventilMulti-way valve 1010 SchieberSlider 1111 DruckmittelquellePressure medium source 1212 PlungerPlungers 1313 HochdruckraumHigh pressure room 1414 LeitungLine 1515 ArbeitsseiteWork page 1616 HubzylinderLifting cylinder 1717 Rückschlagventilcheck valve 1818 LeitungLine 1919 ZylinderraumCylinder chamber 2020 ZwischenkolbenIntermediate piston

2121 LeitungLine 2222 I)I) 2323 ZylinderraumCylinder chamber 2424 ArbeitskolbenWorking piston 2525 LeitungLine 2626 GehäuseHousing 2727 KolbenstangePiston rod 2828 WerkzeugaufnahmeTool holder 2929 Rückschlagventilcheck valve 3030 LeitungLine 3131 Rückschlagventilcheck valve

X Bewegungsrichtung des Arbeitskolbens und seiner KolbenstangeX Direction of movement of the working piston and its piston rod

' 11 11 1) II 11 M' 11 11 1) II 11 M

Claims (3)

5881/168Ca. 17. Januar 1997 Tünkers Maschinenbau GmbH Am Rosenkothen 8 D-40880 Ratingen Schutzansprüche5881/168Ca. 17 January 1997 Tünkers Maschinenbau GmbH Am Rosenkothen 8 D-40880 Ratingen Protection claims 1. Vorrichtung zum Ausüben hoher Drücke beim Nieten, Ausklinken, Lochen, Fügen, Stanzen, Clinchen, Pressen, Biegen oder dergleichen, mit einem mit einer Luft-/Ölpumpe (1), der eine Zwischenkolbeneinheit als Eilgang (2) und der ein mit dem Werkzeug über eine Kolbenstange (27) gekuppelter Arbeitskolben (24) nachgeschaltet ist, wobei dem Arbeitskolben (24) eine von der Zwischenkolbeneinheit (2) und der Luft-/Ölpumpe (1) einseitig mit Hydrauliköl beaufschlag bare Arbeitsseite (15) zugeordnet ist und daß die Luft-/Ölpumpe (1), die Zwischenkolbeneinheit (2) und eine Hubzylindereinheit (3) einstückig zu einer einstückigen Baueinheit miteinander verbunden und koaxial hintereinander angeordnet sind.1. Device for exerting high pressures during riveting, notching, punching, joining, stamping, clinching, pressing, bending or the like, with an air/oil pump (1), which is followed by an intermediate piston unit as rapid feed (2) and a working piston (24) coupled to the tool via a piston rod (27), wherein the working piston (24) is assigned a working side (15) which can be supplied with hydraulic oil on one side by the intermediate piston unit (2) and the air/oil pump (1), and that the air/oil pump (1), the intermediate piston unit (2) and a lifting cylinder unit (3) are connected to one another in one piece to form a one-piece structural unit and are arranged coaxially one behind the other. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung von einer gemeinsamem Druckluftquelle (11) über ein Mehrwegeventil (9) antreibbar ist, und daß an das Mehrwegeventil (9) eine Leitung (30, 8) angeschlossen ist, die mit einem Zylinder (4) der Luft-/Ölpumpe (1) über einen Schieber (10) in Verbindung steht und den Kolben (5) mit Druckluft beaufschlagt, und daß ein Plunger (12) der LufWÖlpumpe (1) in einen mit Hydraulikmedium gefüllten Hochdruckraum (13) eintaucht, der über eine Leitung (14) über ein Rückschlagventil (29) an die Arbeitsseite (15) des Arbeitskolbens (24), wobei die Arbeitsseite (15) über ein Rückschlagventil (17) und eine Leitung (18) an einen Zylinderraum (19) der Zwischenkolbeneinheit (2) angeschlossen ist, in dem ebenfalls Hydraulikmedium angeordnet ist, und daß die gegenüberliegende Seite eines Zwischenkolbens (20) der Zwischenkolbeneinheit (2) über eine Leitung (21) und über das Mehrwegeventil (9) an die Druckmittelquelle (11) anschließbar ist, wobei der dem mit Hydraulikmedium beaufschlagbaren Arbeitsseite (15) des Arbeitskolbens (24) gegenüberliegende Zylinderraum (23) der Hubzylindereinheit (3) über eine Leitung (22) und über das Mehrwegeventil (9) ebenfalls an die DruckmittelqueNe (11) für den Rückhub (Y) der Vorrichtung anschließbar ist.2. Device according to claim 1, characterized in that the device can be driven by a common compressed air source (11) via a multi-way valve (9), and that a line (30, 8) is connected to the multi-way valve (9), which is connected to a cylinder (4) of the air/oil pump (1) via a slide (10) and supplies the piston (5) with compressed air, and that a plunger (12) of the air/oil pump (1) is immersed in a high-pressure chamber (13) filled with hydraulic medium, which is connected via a line (14) via a check valve (29) to the working side (15) of the working piston (24), the working side (15) being connected via a check valve (17) and a line (18) to a cylinder chamber (19) of the intermediate piston unit (2), in which hydraulic medium is also arranged, and that the opposite side of an intermediate piston (20) of the intermediate piston unit (2) via a line (21) and can be connected to the pressure medium source (11) via the multi-way valve (9), wherein the cylinder chamber (23) of the lifting cylinder unit (3) opposite the working side (15) of the working piston (24) that can be acted upon with hydraulic medium can also be connected to the pressure medium source (11) for the return stroke (Y) of the device via a line (22) and via the multi-way valve (9). 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Überdruckventil (17) durch Druckluft zu Beginn des Rückhubes (Y) des Arbeitskoibens (24) in Offenstellung steuerbar ist.3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the pressure relief valve (17) can be controlled into the open position by compressed air at the beginning of the return stroke (Y) of the working piston (24).
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