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Spindelpresse Die vorliegende Erfindung betrifft eine Spindelpresse
mit einem in einer Drehrichtung ununterbrochen umlaufenden Schwungrad, einer Schaltkupplung
und einem über eine axial unverschieblich gelagerte Spindel und eine Spindelmutter
angetriebenen Pressenstößel, dessen Rückhub über eine Reversiereinrichtung erfolgt,
wobei sich ein Gewindeabschnitt der Spindel bis in eine Ausnehmung des Pressenstößels
erstreckt.
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EineSpindelpresse dieser Bauart ist aus der DE-PS 27 58 973 bekannt.
Die Reversiereinrichtung des Pressenstößels wird hierbei durch gasgefüllte Hubzylinder
gebildet, wobei beim Arbeitshub des Pressenstößels das in den Zylindern befindliche
Gas verdichtet wird. Nach Beendigung seines Areitshubes und dem Ausrücken der Schaltkupplung
treibt das in den Hubzylindern verdichtete Gas den Pressenstößel wieder nach oben.
Der obere Teil des Pressenstößels ist hierbei als Kolben ausgebildet, der in einer
zylinderförmigen Ausnehmung des Querhauptes der Presse geführt ist. Das in dieser
Ausnehmung befindliche Gas bewirkt dabei eine Abbremsung des Pressenstößels vor
oder im Bereich seines oberen Totpunktes.
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Bei der bekannten Spindelpresse erfolgt die Verbindung zwischen den
Kolben der Hubzylinder und dem Pressenstößel über Pratzen, die seitlich am Pressenstößel
angeordnet sind. Bei der bekannten Lösung sind daher die Reversiereinrichtungen
relativ aufwendig gestaltet und machen die Anbringung von zusätzlichen Teilen an
der
Aussenseite des Stößels erforderlich, was aus diversen Gründen unerwünscht ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Spindelpresse der angegebenen
Art zu schaffen, deren Stößel von äußeren Reversiereinrichtunqen frei ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Spindelpresse der eingangs
beschriebenen Art dadurch gelöst, daß die Spindel am unteren Ende strömungsmitteldicht
in der Ausnehmung geführt ist, daß zwischen der Spindelmutter und dem unteren Spindelende
eine im Volumen veränderliche, ein Strömungsmittel enthaltende erste Kammer ausgebildet
ist und daß diese Kammer mit mindestens einer im Stößel angeordneten zweiten Kammer
in Verbindung steht, in der ein über eine elastische Einrichtung beaufschlagtes
Kolbenelement durch Strömungsmitteldruck verschiebbar gelagert ist.
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Die erfindungsgemäße Lösung schlägt somit eine "innere" ReversieFeinrichtung
vor,gemiß der keine zusätzlichen Elemente am Stößel bzw. dem Querhaupt der Presse
angebracht werden müssen. Beim Arbeitshub des Pressenstößels wird das Volumen der
zwischen der Spindelmutter und dem unteren Spindelende befindlichen ersten Kammer
verringert, wobei das in dieser Kammer befindliche Strömungsmittel in die im Stößel
befindliche zweite Kammer verdrängt wird und dabei das dort angeordnete Kolbenelement
gegen die Kraft der elastischen Einrichtung in der Kammer verschiebt. Nach Beendigung
des Arbeitshubes des Stößels und Ausrücken der Kupplung drückt das durch die elastische
Einrichtung beaufschlagte Kolbenelement das Strömungsmittel in die erste Kammer
zurück, wodurch über den auf die Spindelmutter ausgeübten Druck die Spindel in die
entgegengesetzte Richtung gedreht wird, so daß der
mit der Spindelmutter
verbundene Stößel seinen Rückhub ausführen kann. Es versteht sich, daß die Spindel
diesbezüglich kein selbsthemmendes Gewinde aufweist.
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Sämtliche, zur Durchführung des Reversiervorganges erforderlichen
Einrichtungen sind daber bei der erfindungsgemäßen Lösung innerhalb des Stößels
bzw. dessen verlängertem oberen Abschnitt angeordnet, so daß die mit der vorstehend
beschriebenen Spindelpresse des Standes der Technik verbundenen Nachteile vermieden
werden.
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Eine besonders zweckmäßige Ausführungsform der Erfindung zeichnet
sich dadurch aus, daß das zur Reversierung verwendete Strömungsmittel das Schmiermittel
für die Spindel ist. Bei dieser Ausführungsform wird einerseits das Schmiermittel
zur Durchführung einer Druckschmierung nutzbar gemacht und andererseits für den
Reversiervorgang des Stößels eingesetzt. Der Pressenstößel ist hierbei mit seinem
oberen Abschnitt in einer im Pressenquerhaupt ,ausgebildeten, als Schmiermittelsumpf
dienenden Ausnehmung gleitend und strömungsmitteldicht geführt. Beim Arbeitshub
des Stößels wird das in der ersten Kammer befindliche Schmiermittel durch die Volumenverringerung
der ersten Kammer einerseits in die zweite Kammer gepreßt, so daß es dort für den
Reversiervorgang zur Verfügung steht, und andererseits durch das zwischen Spindel
und Spindelmutter vorhandene Spiel in den ölsumpf gedrückt, so daß eine Druckschmierung
stattfindet. Somit erfolgt daher bereits beim Abfahren der Spindelmutter eine Druckschmierung.
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Diese Ausführungsform der Erfindung besitzt gegenüber der Spindelpresse
der DE-PS 27 58 973 entscheidende Vorteile. Da bei der bekannten Lösung mit einem
Gas als Reversiermedium und als Dämpfungsmedium innerhalb der Ausnehmung des Pressenquerhauptes
gearbeitet wird, findet durch dieses Medium keine Schmierung der Spindel statt.
Stattdessen wird sowohl zwischen Spindel und Spindelmutter als auch am Spindelflanschlager
eine beträchliche Reibung erzeugt, so daß sich insgesamt ein schlechter Wirkungsgrad
ergibt, der durch die erfindungsgemäße Lösung - Druckschmierung und Reversierung
- verbessert wird.
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Ergänzend zum Stand der Technik sei noch auf die DE-AS 17 77 311 verwiesen,
aus der eine Schmiereinrichtung für den Gewindeteil einer Spindelpresse bekannt
ist, bei der eine untere Schmiermittelkammer durch die Abwärtsbewegung der Spindel
derart in ihrem Volumen verringert wird, daß eine Druckschmierung erfolgt. Bei dieser
Ausführungsform ist jedoch die Spindel axial beweglich angeordnet, während die Spindelmutter
axial fixiert ist, und das Schmiermittel wird nicht zur Reversierung des Pressenstößels
eingesetzt.
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Bei der erfindungsgmäßen Lösung sind in der Regel so viele zweite
Kammern im Pressenstößel angeordnet, daß das aus der ersten Kammer verdrängte Strömungsmittel
unter einer für die Reversierung geeigneten Beaufschlagung der Kolbenelemente bzw.
elastischen Einrichtungen vollständig von den zweiten Kammern aufgenommen werden
kann. Erfindungsgemäß wird jedoch auch eine Lösung vorgeschlagen, bei der die zweite
Kammer bzw. die zweiten Kammern eine ein Uberströmen in den Schmiermittelsumpf ermöglichende
Verbindung zu diesem aufweisen. Hierbei wird das überschüssige Strömungsmittel,
nachdem das
Kolbenelement eine ausreichende Strecke verschoben worden
ist, so daß die zum Sch miermittelsumpf führende Verbindung freigegeben wird, in
den Sumpf abgeführt. Bei Drucfrentlastung verschließt das Kolbenelement wieder die
Uberströmleitung.
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Die von der ersten Kammer zur zweiten Kammer führende Verbindungsleitung
weist eine Zweigleitung zum Schmniermittelsumpf auf, in der ein in Richtung zum
Schmiermittel-Sumpf sperrendes ltficksctela(lvcrlLil anngeordnet ist. Diese Zweigleitung
hat die Aufgabe, beim Rückhub des Stößels ein Ansaugen von Schmiermittel aus dem
Schmiermittelsumpf zu ermöglichen. Beim Arbeitshub des Stößels und bei Beaufschlagung
des Kolbens in der zweiten Kammer sperrt das Rückschlagventil die Verbindung zum
Schmiermittelsumpf.
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Für die konstruktive Ausgestaltung bzw. Anordnung der zweiten Kammer
werden erfindungsgemäß zwei Lösungen vorgeschlagen. Bei der ersten Lösung wird das
Strömungsmittel aus der ersten Kammer von unten in die zweite Kammer eingeführt,
so daß das Kolbenelement nach oben verschoben wird, während bei der zweiten Lösung
das Strömungsmittel von oben in die zweite Kammer eingeführt wird, so daß das Kolbenelement
nach unten verschoben wird. Die zweite Lösung hat den Vorteil, daß sich hierbei
die nach oben zum Schmiermittel sumpf führende Zweigleitung einfacher verwirklichen
läßt. Diese Zweigleitung erstreckt sich bei der vorstehend genannten ersten Lösung
durch die hohl ausgebildete Kolbenstangedes Kolbenelementes, über die dieses in
der zweiten Kammer geführt ist.
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Die einwandfreie Funktionsweise der erfindungsgemäß durchgeführten
Reversierung in Verbindung mit der Druckschmierung wird dadurch sichergestellt,
daß die Spindel am unteren Ende strömungsmitteldicht in der Ausnehmung des Pressenstößels
geführt ist. Allein dadurch läßt sich das in der darüber befindlichen ersten Kammer
angeordnete Strömungsmittel ohne Strömungsmittelverluste in die zweite Kammer verdrängen,
damit die dort angeordnete elastische Einrichtung unter Druck gesetzt werden kann.
Sollte das zwischen der Spindel und der Spindelmutter vorhandene Spiel zu groß sein,
empfiehlt es sich, eine diesbezügliche Zusatzdichtung anzubringen, die das Austreten
einer zu großem Menge Strömungsmittel zwischen Spindelmutter und Spindel verhindert.
Eine gewisse Menge soll jedoch austreten, um die vorstehend erwähnte Druckschmierung
zu ermöglichen. Diese Menge wird dadurch ausgeglichen, daß während des Rückhubes
des Stößels über das Rückschlagventil und die Zweigleitung wieder Schmiermittel
aus dem Sumpf angesaugt wird.
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Um das untere Spindelende strömungsmitteldicht in der Stößelausnehmung
zu führen, eist es einen radial erweiterten kolbenförmigen Abschnitt auf, dessen
Umfang mit geeigneten Dichtungselementen, insbesondere Kolbenringen, versehen ist,
die in Cleiteingriff rnit der Ausnehmung des Pressenstößels stehen. Der kolbenförmige
Abschnitt kann dabei als radial beweglich in der Spindel gelagertes Teil ausgebildet
sein, um ein gewisses Verkippen relativ zur Spindelachse und somit selbst bei Fehlfluchtungen
der Spindel eine exakte radiale Anpassung an die Zylinderwand der Stößelausnehmung
zu ermöglichen.
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Um eine wirkunrJsvolle Abbrenlsullrl des Pressenstößels vor oder im
Bereich seines oberen Totpunkters zu ermöglichen, steht der unterhalb des kolbenförmigen
Spindelabschnittes befindliche Raum der Stößelausnehmung mit dem Schmiermittelsumpf
in Verbindung, so daß der Raum mit Schmiermittel gefüllt ist. Beim Rückhub des Kolbens
wird daher durch die Volumenverkleinerung dieses Raumes das darin befindliche Schmiermittel
über die Verbindungsleitung in den Schmiermittelsumpf verdrängt. Dadurch wird ein
gewisser Dämpfungseffekt erreicht. Zur Einstellung dieses Effektes kann die Verbindungsleitung
zum Schmiermittelsumpf in geeigneter kJeise gedrosselt sein.
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Damit das untere Ende der Stüßelausnehmung im oberen Totpunkt des
Stößelrückhubes nicht gegen das untere Ende des kolbenförmigen Abschnittes der Spindel
stößt, mündet die Verbindungsleitunq zum Schmiermittelsumpf in den unter dem kolbenförmigen
Abschnitt befindlichen Raum an einer Stelle ein, die beim Rückhub des Stößels ein
Sperren der Verbindungsleitung durch den kolbenförmigen Spindelabsehnitt unter Aufrechterhaltung
eines Dämpfungspo lsters ermöglicht. Illit anderen Worten, im oberen Totpunkt des
Stößelrückhubes befinde sich immer ein Dämpfungspolster aus Schriermittel zwischen
dem unteren Ende des kolbenförmigen Spindelabsehnittes und dem unteren Ende der
Stößelausnehmung, so daß eine wirkungsvolle Abbremsung erreicht wird.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen in
Verbindung mit der Zeichnung im einzelnen erläutert. Es zeigen: Figur 1 einen schematischen
Längsschnitt durch einen Teil einer erfindungsgemäß ausgebildeten Spindelpresse;
und
Figur 2 eine Figur 1 uiLsprechende An@@@@@, wobei eine andere
Aus fütirungsiorm der Erfindung dargestellt ist.
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Die in Figur 1 dargestellte Spindel presse umfasst ein in einer Drehriciltung
ununterbrochen umlaufendes Schwungrad, das über eine Schaltkupplung mit einer Antriebsspindel
1 für einen Pressenstößel 6 in Verbindung steht.
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Das Schwungsrad und die Schaltkupplung sind in Figur 1 nicht dargestellt.
Die Spindel 1 ist in einem Pressenquerhaupt 4 geführt, das in Figur 1 nur schematisch
angedeutet ist. Sie umfasst einen Ringflansch 2, über den sie in einem Spindel lager
3 axial unverschiebbar drehbar gelagert ist. Unter deren Ringflansch 2 befindet
sich ein Gewindeabschnitt 12 der Spindel, der mit einer Spindelmutter 11 kämmt.
Bei Drehung der Spindel in der einen und anderen Ricl-ltung wird die Spindelmutter
11 somit nach oben und unten verfatiren.
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Die Spindelmutter 11 ist fest mit dem oberen Abschnitt 10 des Pressenstößels
verbunden. Der Stößel ist im wesentlichen zylindrisch ausgebildet und ragt mit seinem
oberen Abschnitt 10 in eine Ausnehr,lung 5 des Querhauptes 4 der Presse. Diese Ausnehmung
5 bildet einen Schmiermittelsumpf. Der obere Abschnitt des Pressenstößels ist über
eine Lagerbuchse 8 und eine geeignete Dichtungseinrichtung 9 verschiebbar im Querhaupt
4 gelagert.
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Die Dichtungseinrichtung 9 sorgt dafür, daß aus dem Schmiermittelsumpf
kein Schmiermittel nach unten austreten kann. Der Stößel 6 weist einen unteren erweiterten
Abschnitt auf und besitzt eine sich durch den Stößel in Längsrichtung erstreckende
mittlere Ausnehmung 14, deren unteres Ende durch einen S-topfen 7 verschlossen ist.
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In diese Ausnehmung ragt der Gcuindeabschnitt 12 der Spindel.
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Das untere Ende der Spindel ist mit einem erweiterten kolbenörmigen
Abschnitt 13 versehen, der sich mit der zylindrischen Begrenzungswand der Stößelausnehmung
14 in Gleiteingriff befindet. Der kolbenförmige Abschnitt 13 schließt die Ausnehmung
14 nach unten strömungsmitteldicht ab und besitzt an seinem Umfang 21 zwei Kolbenringe,
die auf der Bohrungswandung gleiten. Auf diese Weise wird zwischen dem kolbenförmigen
Abschnitt, dem Gewindeabschnitt 12 der Spindel, dem unteren Ende der Spindelmutter
11 und der Begrenzungswand der Ausnehmung 14 eine erste Kammer 24 gebildet, in der
Schmiermittel angeordnet ist. Diese Kammer steht über radiale Verbindungsleitungen
15, von denen in Figur 1 nur eine gezeigt ist, mit vier im Stößel angeordneten zweiten
Kammern 25 in Verbindung, die mit gleichen Abständen um den Umfang des oberen Abschnittes
des StürJels herum angeordnet sind. In den zweiten Kammern 25 befindet sich jeweils
ein Kolbenelement 16, das über eine Feder 19 nach unten gedrückt wird. Das Kolbenelernent
16 uird mittels einer Kolbenstange 18 in der Kammer geführt. Die Kolbenstange 18
ist hohl ausgebildet und weist eine zum Scrnierittelsumpf führende Zweigleitung
von der Verbindungsleitung 15 auf. In dieser Zweigleitung ist ein in Richtung zum
Sch miermittelsumpf sperrendes Rücksckllagventil (nicht gezeigt) angeordnet.
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Der unter dem kolbenförmigen Abschnitt 13 der Spindel befindliche
Raum 20 der Stößelausnehmung 14 steht über eine radiale Leitung 22 und eine axiale
Leitung 23 ebenfalls mit dem Schmiermittelsumpf in Verbindung.
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Die vorstehend beschriebene Spindelpresse funktioniert in der folgenden
Weise:
Beim Arbeitshub des Stößels wandert die Spindelmutter 11
auf dem Gewindeabschnitt 12 der Spindel abwärts, so daß das Volumen der ersten Kammer
14 verringert wird und das darin befindliche Schmiermittel einerseits über die Verbindungsleitungen
15 in die Kammern 25 gedrückt und andererseits über das Spiel zwischen der Spindel
und der Spindelmutter in den Schmierrlittelsumpf geführt wird. Hierdurch wird einerseits
eine Druckschmierung der Spindel bewirkt und andererseits in den Kammern 25 durch
ein Aufliärtsschieben der Kolben 16 und ein Zusammenpressen der Federn 19 Energie
gespeichert, die zur Reversierung des Stößels nutzbar gemacht wird. Wenn der Stößel
seinen unteren Totpunkt erreicht, ist das Volumen der ersten Kammer 14 nahezu bei
Null angelangt, so daß das gesamte Schmiermittel in die Kammern 25 bzw. direkt in
den Schmiermittelsumpf verdrängt worden ist.
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Nach dem Ausrücken der Kupplung treiben die Federn 19 die Kolbenelemente
16 abwärts, so daß das in den Kammern befindliche Schmiermittel allmählich wieder
in die erste Kammer 14 verdrängt wird. Hierdurch wird die Spindelmutter 11 nach
oben gedrückt, wodurch die Spindel entgegengesetzt gedreht wird, so daß der Stößel
seinen Rückhub durchführen kann. Dabei kann durch die zum Schmiermittelsumpf führende
Zweigleitung zusätzliches Schmiermittel aus dem Schmiermittelsumpf in die Kammer
14 angesaugt werden.
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Beim Rückhub des Stößels wird das im Raum 20 befindliche Schmiermittel
über die Leitungen 22, 23 in den Schmiermittelsumpf verdrängt, so daß eine Abbremsung
des Stößels erfolgt. Kurz vor Erreichen der oberen Totlage tritt dabei die Radialleitung
LZ mit dem kolbenförmigen Abschnitt.l3 der Spindel in Eingriff, so daß kein weiteres
Schmiermittel aus dem Raum 3£) verdrängt werden kann
und ein Schmiermittelpolster
zur Dämpfung des Aufpralleffektes zurückbleibt.
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Die in Figur 2 dargestellte Spindelpresse unterscheidet sich von der
der Figur 1 im wesentlichen nur durch eine andere Ausuhrung der zweiten Kammer sowie
des kolbenförmigen Abschnittes der Sp "del. Bei dieser Ausführungs form mündet die
von der ersten Kammer 14 kommende Verbindungsleitung 15 in eine von der zweiten
Kammer 35 zum Schmiermittelsumpf führende Zweigleitung 31, in der das vorstehend
erwähnte Rückschlagventil 30 angeordnet ist.
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Das in der zweiten Kaiser 35 angeordnete Kolbenelement 32 wird somit
bei dieser Ausführungsform durch das Schmiermittel von oben beaufschlagt und drückt
dabei die Feder 33 zusammen.
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Ferner ist bei dieser Ausführungsform der kolbenförmige Abschnitt
der Spindel als radial beweglich in der Spindel gelagertes Teil 34 ausgebildet,
wodurch auch bei Fehlfluchtungen ein dichter Abschluß.' der ersten Kammer erreicht
wird.
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