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Ballenpresse mit vertikaler Arbeitslage
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- Zusatz zu Patentanmeldung P 31 12 665.o-Gegenstand der Hauptanmeldung
ist eine Ballenpresse mit vertikaler Arbeitslage und einem von einer Ruhelage aus
in Richtung zu einer Arbeitslage arbeitenden, mechanisch über ein oder mehrere Preßspindeln
angetriebenes Preßschild, wobei die eine oder mehrere Preßspindeln mit einem freien
Ende am Preßschild angreifen und jeweils eine drehend angetriebene Spindelmutter
durchgreifen.
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Bei der Hauptanmeldung sind zwei Preßspindeln vorhanden, die am Preßschild
angreifen, deren Spindelmuttern jeweils über einen Getriebezug von einem Antriebsmotor
angetrieben sind, und wobei die Spindelmuttern zusätzlich über einen weiteren Getriebe
zug miteinander verbunden sind.
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Bei dieser Ausführung können sich Rückstellkräfte ergeben, wenn elastisches
Material z.B. Kunststoff-Material - ge presst wird. Diese Rückstellkräfte können
so groß sein, insbesondere, wenn man Preßspindeln mit einem Gewinde verwendet, welches
keine Selbsthemmung aufweist, daß bei Beendigung des Preßhubes, d.h. in der untersten
Preßlage, die Rückstellkraft des elastischen Materials die Anker der Antriebsmotoren
gegenläufig antreibt.
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Aufgabe der Erfindung ist es, einen derartigen Vorgang zu vermeiden
und Mittel vorzusehen, mit denen es gelingt, trotz Verwendung reibungsarmer Getriebe,
d.h. Getriebe, die wenig Leistungsverlust aufweisen, es zu verhindern, daß durch
auftretende Rückstellkräfte der Preßstempel wieder entgegen seiner Preßrichtung
bewegt wird, ehe der Ballen entfernt ist.
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Die Lösung der Aufgabe nach der Erfindung besteht darin, daß mit der
Antriebswelle des Antriebsmotors eine die Motorwelle im Stillstand blockierende
Bremsvorrichtung, z.B. eine elektromagnetische Bremse,verbunden ist.
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Durch diese Maßnahme erreicht man, daß auch noch so große Rückstellkräfte
des elastischen Preßballens dort aufgefangen werden, wo das geringste Bremsmoment
erforderlich ist. Das ist auf jeden Fall dann die am schnellsten drehende Welle
bzw. die Antriebswelle, die mit der Bremsvorrichtung verbunden ist.
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Besonders wesentlich ist, daß die Preßspindel ein doppelgängiges Schneckengewinde
bzw. ein Gewinde ohne Selbsthemmung aufweist.
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Nur bei derartigen Ausführungen ist die Bremsvorrichtung wichtig.
Verwendet man ein selbsthemmendes Getriebe, z.B. mit geringer Steigung, oder großen
Reibungszahlen, dann muß man mit sehr viel größeren Preßleistungen, dh.
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sehr viel größeren Antriebsmotoren , arbeiten, benötigt aber dann
nicht die Bremsvorrichtung.
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Wichtig ist, daß der Betätigungsschalter der Bremsvorrichtung der
Motor-Endschalter für die Abschaltung bei der Endstellung des Presshubes ist.
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Hierdurch erreicht man, daß tatsächlich nach Beendigung des Preßhubes
jede Rückstellkraft vonseiten des Preßstempels aus verhindert wird. Der Endschalter
selbst ist üblicherweise über einen Einstellstift schaltbar.
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Dieser Einstellstift wird in der Regel vonhand eingestellt, und begrenzt
die Länge des Preßhubes.
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Wesentlich ist auch, daß der Betätigungsschalter der Bremsvorrichtung
mit dem Uberlastsicherungsschalter ver-
verbunden ist.
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Bei einem derartigen Schalter wäre es denkbar, daß die Presse schon
vor Beendigung des Presshubes zum Stillstand gebracht wird, wenn die Presskräfte
zu groß werden.
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Auch hier muß dann durch sofortiges Einschalten der Bremsvorrichtung
dafür gesorgt werden, daß nicht Rückstellkräfte auftreten, die den Preßstempel zurückdrücken.
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Dadurch könnten ggf. Unfallgefahren hervorgerufen werden.
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Eine bevorzugte Ausführung besteht darin, daß die elektromagnetische
Bremse eine federbelastete,- drehfest mit der Antriebswelle verbundene Druckscheibe
aufweist, die in ihrer Ausstellung federbelastet auf der Bremsscheibe aufliegt,
und gleichzeitig der Anker der Magnetscheibe ist.
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Je nach der Bau-Art der Presse besteht auch eine Möglichkeit noch,
daß zwischen Bremsvorrichtung und Antriebswelle ein die Drehzahl der Antriebswelle
vergrößerndes Getriebe.
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vorhanden ist.
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Diese Vorrichtung wird man benötigen, wenn man mit möglichst kleinen
Bremskräften auskommen will.
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Es ist selbstverständlich im Bereich der Erfindung liegend, wenn statt
einer elektromagnetischen Bremse eine mechanische Bremsvorrichtung verwandt wird.
Derartige Stillstandsbremsen, die z.B. durch Fliegkraft-Wirkung betätigt werden,
oder durch Eingreifen eines Stiftes in eine Bohrung, sind ansich bekannt.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt.
Dabei gehen aus der Zeichnung und der Beschreibung hierfür weitere Erfindungsmerkmale
hervor.
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Figur 1 zeigt den oberen Teil eines Pressengehäuses einer vertikal
arbeitenden Ballenpresse nach der Hauptanmeldung.
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Figur 2 zeigt eine Ballenpresse , wie sie für das Pressen von hochelastischem
Material gezeigt ist, in einer Einzelheit nach der vorliegenden Erfindung.
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Figur 3 zeigt eine Bremsvorrichtung in ihrer Bremslage gemäss Figur
2.
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Figur 4 zeigt die Bremsvorrichtung nach Figur 3 in ihrer Freilage
gemäss Figur 2.
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In der Figur 1 ist schematisiert der obere Teil des Pressengehäuses
einer vertikal arbeitenden Ballenpresse gezeigt.
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Das Preßschild 1 befindet sich hierbei zwischen der oberen Ruhelage
und einer nicht näher dargestellten unteren Arbeitslage.
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Die Preßspindeln 2,3 greifen jeweils mit ihren freien Enden gelenkig
über Bolzen 11 am Preßschild 1 an entfernt voneinander angeordneten Lagerpunkten
an. Das Preßschild wird somit in Pfeilrichtung 12 vertikal von oben nach unten laufend
angetrieben, wobei oben die Ruhelage ist und unten die Druck-oder Arbeitslage. Durch
die parallele Anordnung von zwei Preßspindeln 2,3, die im Abstand voneinander angeordnet
sind, wird ein außerordentlich Dräziser Gleichlauf des Preßschildes 1 bei hoher
Preßkraft von 2O Tonnen erreicht, wobei die Preßkraft über das gesamte Preßschild
1 gleichmässig verteilt ist. Ein Verkanten des Preßschildes wird somit vermieden.
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Das Preßschild 1 läuft hierbei über nicht näher dargestellte Führungen
mit seinen Führungsschienen 25 an den Seitenwänden des Pressengehäuses 13 entlang.
An den Seitenwänden des Pressengehäuses sind die vertikal angeordneten Antriebsmotoren
4,5 befestigt. Die Antriebsachse 14,15 des Antriebsmotors 45, ist drehfest mit einem
ersten Zahnrad 16,17
verbunden, und eine erste Kette läuft über
ein Doppel-Kettenrad 17,18. Es wird hiermit ein erster Getriebezug 6,7 geschaffen.
Jedes Doppel-Zahnrad 17,18 ist mit Keilen und die Keile sichernden Kontermuttern
19 auf der zugeordneten Spindelmutter 8,9 drehfest gelagert. Das zweite Zahnrad
des Doppel-Zahnrades 17,18 läuft über einen Kettentrieb (Getriebezug 10), so daß
die Zahnräder 17,18 genau synchron laufen, und damit auch die Spindelmuttern 8,9
synchron angetrieben sind.
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Die Verkantung des Preßschildes 1 während des Preßvorganges ist somit
praktisch ausgeschlossen, weil keine der PreB-spindeln 2,3 der anderen vorauseilen
kann, weil die Preßspindeln genau synchron drehend über die Spindelmuttern 8,9 angetrieben
sind. Die Antriebskraft der Antriebsmotoren 4,5 wird somit mit hohem Wirkungsgrad
und lediglich unter Zwischenschaltung eines einfachen Getriebezuges 6,7,10 auf die
Spindelmuttern 8,9 übertragen.
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Jede Spindelmutter 8,9 ist mit Schrägrollenlagern 22 in einer beiderseits
am Pressengehäuse 13 befestigten Quertraverse 20 befestigt, wobei die Schrägrollenlager
über Flansche 23 und die Flansche durchgreifende Spannschrauben 24 in der Quertraverse
20 befestigt sind.
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Dadurch, daß Antriebsmotoren 4,5 mit vertikal arbeitenden Antriebswellen
14,15 verwendet werden, ergibt sich die geforderte, geringe Bauhöhe 21. Die Preß-Spindeln
2,3 durchgreifen in der oberen Ruhelage des Preßschildes 1 den andeutungsweise gezeigten
Gehäusedeckel 26, während sie in der unteren Arbeitslage des preßschildes im Gehäusedeckel
26 verschwinden. Die aus dem Gehäusedeckel 26 herausragenden Enden der Preßspindeln
2,3 sind durch nicht näher dargestellte Faltenbälge abgedeckt.
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Bei der erfindungsgemässen Ausführung gelingt es mit zwei Motoren
zu 2,2 kW eine Pressleistung von 20 t zu erzielen, d.h. die Presse arbeitet mit
einem besonders guten Wirkungsgrad im Verhältnis zur aufgenommenen und abgegebenen
Leistung.
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Will man hochelastisches Material pressen, dann ist die Reaktionskraft
aufgrund der Elastizität des gepressten Materials so hoch, daß man mit Spindeln
arbeiten muss, die selbsthemmend sind. Das kostet aber einen sehr viel höheren Leistungsbedarf.
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Den Leistungsbedarf kann man weitgehend einschränken, wenn man gemäss
der Zusatzanmeldung für die Preßspindel ein doppelgängiges Schneckengewinde bzw.
ein Gewinde ohne Selbsthemmung verwendet. Hierbei ist aber das Problem, wenn der
Preßstempel seinen Endhub erreicht hat, d.h. der Ballen gepresst ist, dann eine
so große Rückstellkraft auf den Preßstempel wirkt, daß die Anker der Preßmotoren
im entgegengesetzten Sinne vom Preßstempel angetrieben werden. Damit lässt sich
aber nicht der gewünschte Preßdruck aufrechterhalten.
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Für derartige Pressen, bei denen man mit geringsten Leistungen höchste
Preßkräfte erreichen will, besteht ein weiteres Erfindungsmerkmal darin, daß mit
der Antriebswelle des Antriebsmotors eine die Motorwelle im Stillstand blockierende
Bremsvorrichtung, zum Beispiel eine elektromagnetische Bremse, verbunden ist, die
den Stillstand der Motorwelle blockiert.
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Durch dieses zusätzliche, leicht auch nachträglich anbringbare , Teil
erreicht man, daß gerade bei großen Pressen mit geringen Motorleistungen auch hochelastisches
Material, wie es zum Beispiel Kunststoffmaterial ist, gepresst werden kann.
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Weitere Möglichkeiten der Ausbildung dieser Bremsvorrichtung und deren
Schaltung, abhängig oder unabhängig vom Weg des Preßstempels, sind in den Ansprüchen
6 bis 11 erläutert.
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In der Figur 2 ist eine bevorzugte Ausführung dargestellt.
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Dabei wird einer der Antriebsmotoren 4 oder 5 mit einer Bremsvorrichtung,
im Ausführungsbeispiel eine Elektrobremse 27, versehen. Diese Elektrobremse greift
dort an, wo die höchste Drehzahl in diesem Getriebe zug vorhanden ist, damit das
Bremsmoment klein gehalten werden kann.
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In dieser Beziehung besteht eine Möglichkeit darin, daß der Betätigungsschalter
28 der Bremsvorrichtung 27 der Motor-Endschalter für die Abschaltung bei der Endstellung
des Presshubes ist.
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Hier wird also gewährleistet, daß, wenn der eingestellte Preßhub durch
entsprechende Verstellung des Endschalters erreicht ist, dann durch diese Bremsvorrichtung
ein etwaiges Durchdrehen des Motorankers rückwärts vom Preßstempel her durch diese
Bremsvorrichtung verhindert wird.
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Es ist auch möglich, daß der Betätigungsschalter 28 der Bremsvorrichtung
mit dem Uberlast-Sicherungsschalter verbunden ist.
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Eine bevorzugte Ausführung dieser Bremsvorrichtung besteht darin,
daß die elektromagnetische Bremse 27 eine federbelastete, drehfest mit der Antriebswelle
14 verbundene Druckscheibe 33 aufweist, die in ihrer Außenstellung federbelastet
auf der Bremsscheibe 30 aufliegt.
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Durch diese Ausbildung wird gewährleistet, daß die Bremsvorrichtung
wirksam ist, wenn der Motor abgeschaltet wird.
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Es wird dadurch vermieden, daß etwa die Bremsvorrichtung
bei
eingeschaltetem Motor arbeitet.
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Die Wirksamkeit der Bremsvorrichtung lässt sich noch dadurch verbessern,
daß zwischen Bremsvorrichtung 27 und Antriebswelle. 14 ein die Drehzahl der Antriebswelle
vergrößerndes Getriebe vorhanden ist.
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Hier wird dann noch einmal die Drehzahl des Antriebsmotors, beispielsweise
von 1500 oder von 3000 Umdrehungen, übersetzt, zum Beispiel auf 6000 Umdrehungen,
um eine Bremsvorrichtung verwenden zu können, die mit geringeren Bremskräften auskommt.
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Selbstverständlich liegt es im Bereich der Erfindung, wenn man auch
mechanische Bremsvorrichtungen verwendet, die ebenfalls bei Stillstand der Bremsscheibe
selbsttätig diese Scheibe blockieren.
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Aus der Figur 3 ist erkennbar, daß bei dem Ausführungsbeispiel einer
elektromagnetischen Bremse mit der Antriebswelle 14 bzw. 15 drehfest die Bremsscheibe
3O verbunden ist, die mit einem Reibbelag versehen ist.
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Ein Elektromagnet bzw. eine Magnetscheibe 29 wird vom dem Presshub
begrenzenden Endschalter 28 entweder ein-oder ausgeschaltet.
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In der Figur 3 ist zum Beispiel gezeigt, daß der Antriebsmotor 5 durch
Öffnen des Schalters 28 abgeschaltet ist.
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Das Öffnen dieses Schalters 28 wird in der Regel mechanisch dadurch
erfolgen, daß der Preß-Stempel beim Pressen seine Endstellung erreicht hat, die
man einstellen kann.
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Eine Druckscheibe 33, die gleichzeitig als Anker für die Magnetscheibe
29 ausgebildet ist, wird beim Abschalten des Magnetstromes durch Druckfedern 31
gegen die Bremsscheibe 3O gedrückt. Führungsbolzen 32 sorgen dafür, daß kein Verkanten
auftritt. Ein Blockieren der Antriebswelle 14
wird dadurch erreicht,
d.h. es ist derselbe Zustand erreicht, als wenn das Getriebe selbsthemmend wäre,
obwohl das Getriebe mit sehr wenig Reibung ausgebildet ist, und deswegen der Leistungsbedarf
beim Pressen sehr gering ist.
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Wird der Schalter 28 geöffnet, dann zieht die Druckscheibe 33 entsprechend
der Kraft der Druckfedern 31 an, und die Bremswirkung ist aufgehoben. Nachdem die
Durchgangsbohrungen in der Magnetscheibe 29 und in der Druckscheibe 33 als Lager
ausgebildet sind , kann sich die Welle 14 frei in diesen Lagern drehen, ohne daß
hierdurch merkbare Reibungsverluste auftreten.
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