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Spindelpres se
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Die Erfindung betrifft eine Spindelpresse, deren aus Spindel, Spindelmutter
und Schlitten bestehender Spindeltrieb einen angetriebenen Drehkörper (Spindelmutter
oder Spindel) aufweist, der über eine schaltbare Reibungskupplung mit einer durchlaufend
angetriebenen Schwungscheibe zum Arbeitshub der Spindelpresse verbindbar ist. Über
die axiale Abstützung der Spindel im Oberjoch des Pressengestells wird durch die
Drehung der Spindelmutter oder der Spindel der im Pressengestell geführte senkrecht
bewegliche Schlitten gegen das Unterjoch des Pressengestells bewegt. Ist ein Arbeithub
beendet, so muß die Reibungskupplung möglichst schnell gelöst werden, um ein Nachschleifen
und damit Verschleiß, Erwärmung und Energieverluste an der Reibungskupplung zu vermeiden.
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Bei einer bekannten Spindelpresse der beschriebenen Gattung (DE-PS
29 41 200) ist in den Kraftfluß von der Schwungscheibe zur Spindel eine Stützeinrichtung
geschaltet, die bei Überschreitung eines vorgewählten, einstellbaren Moments durch
Lageveränderung den Reibungsschluß in der Reibungskupplung abbaut. Dies geschieht
dadurch, daß bei Uberwindung des'leibungsschlußes, also durch in der Kupplung auftretenden
Shlupf, die Elemente der Stützeinrichtung sich relativ zueinander
verschiebend
einen Freiweg zur Entlastung der Reibungskupplung durch Abbau des Reibcungsschlußes
schaffen.
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Ziel der Erfindung ist es, ein Lösen der Reibungskupplung zu bewirken
ohne, daß in dieser überhaupt vorher ein Schlupf hingenommen zu werden braucht.
Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß die Reibungskupplung mit ihrer
einen aus Druckring und gegenüber dem Druckring axialbeweglichen, axialkraftbelastetem
Gegendruckring gebildeten Kupplungshälfte mit der Schwungscheibe durch die Stützeinrichtung
verbunden ist, während eine zwischen dem Druckring und dem Gegendruckring eingeschlossene
Kupplungsscheibe als zweite Kupplungshälfte mit dem Drehkörper (Spindelmutter oder
Spindel) unverdrehbar aber axialverschieblich verbunden ist, daß als Stützeinrichtung
zwischen Schwungscheibe und Druckring Spreizkörper derart angeordnet sind, daß die
bei der Drehmomentübertragung von der Schwungscheibe auf den Druckring von den Spreizkörpern
ausgeübte axiale Kraftkomponente mit Uberschreitung der den Gegendruckring belastetenden
Axialkraft außer einer axialen, einen Scheitelpunkt einschließenden Bewegung eine
Drehbewegung der Reibungskupplung bewirkt und, daß ferner den Gegendruckring in
der einen nach Uberschreitung des Bewegungsscheitelpunktes erreichten Drehstellung
der Reibungskupplung gegenüber der Schwungscheibe abstützende Rasten vorgesehen
sind.
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Zum Einrücken der Reibungskupplung ist es notwendig, die aus Druckring
und Gegendruckring bestehende Kupplungshälfte in die Ausgangsstellung zurückzudrehen,
wozu gemäß einem
weiteren Merkmal der Erfindung die Kupplungshälfte
mit einem Drehantrieb verbunden ist der die Kupplung'shälfte kurzzeitig der Schwungscheibe
voreilend antreibt. Dieser Drehantrieb kann an der Schwungscheibe bzw. einen auf
die Schwungscheibe aufgesetzten, die Reibungskupplung überdeckenden Deckel befestigt
sein. Von besonderem Vorteil ist es jedoch, wenn gemäß einem weiteren Merkmal der
Erfindung das Pressengestell mit einer die Reibungskupplung überspannenden Brücke
versehen ist, die den Drehantrieb zum Einrücken der Reibungskupplung trägt und die
die Axialkraft auf den Gegendruckring der Reibungskupplung ausübende Druckvorrichtung
stützt, so daß weder die Einrück- noch die Druckvorrichtung mit der Schwungscheibe
umlaufen und somit weder Fliehkräften noch Verzögerungs- oder Beschleunigungskräften
ausgesetzt sind.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Gegendruckring
mit einer Verzahnung versehen ist, in die ein in der Brücke gelagertes Ritzel eingreift,
durch dessen motorischen Antrieb der Gegendruckring gegenüber der Schwungscheibe
voreilend antreibbar ist. Dieser Antrieb erfolgt nur kurzzeitig zum Einrücken der
Reibungskupplung, während im übrigen der Motor im Leerlauf lediglich der Ritzelwelle
als Lagerung dient.
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Infolge der von der Stützeinrichtung bei der Drehmomentübertragung
ausgeübten Spreizwirkung ist das bei der Abschaltung der Reibungskupplung herrschende
Moment proportional der auf den Gegendruckring ausgeübten Axialkraft. Zur Veränderung
des Abschaltmoments sind gemäß der Erfindung Stellmittel zur Veränderung der die
axiale Kraftkomponente bei der Drehmomentübertragung bestimmenden Ausgangsneigung
der Spreiz-
körper und/oder zur Veränderung der auf den Gegendruckring
ausgeübten axialen Kraft vorgesehen. Es sollte die Einstellung so sein, daß stets
das von der Reibungskupplung durch den Reibungsschluß übertragbare Moment über dem
durch die Ausgangsneigung der Spreizkörper bestimmten Abschaltmoment liegt.
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Eine einfache, vorteilhafte Lösung ergibt sich gemäß einem weiteren
Erfindungsmerkmal durch die Ausbildung der Spreizkörper der Stützeinrichtung als
die Schwungscheibe und, den Druckring der Reibungskupplung verbindende Druckstelzen,
wobei eine vorteilhafte gedrungene Bauweise noch dadurch erreicht werden kann, daß
die Druckstelzen beiderends in Druckpfannen um Achsen senkrecht zu ihrer Schwenkebene
schwenkbar und die Druckpfannen ihrerseits in zylindrischen Ausnehmungen an der
Schwungscheibe und am Druckring um senkrechte Achsen schwenkbar gelagert sind. Mit
Druckstelzen als Stützeinrichtung läßt sich die Ausgangsneigung auf einfache Weise
einstellen durch verstellbare Auflageanschläge für.den Druckring in der Schwungscheibe,
die ein weiteres Erfindungsmerkmal sind.
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Das Einrücken der Reibungskupplung über den Motor mit Ritzel und die
Verzahnung am Gegendruckring der Reibungskupplung kann gemäß einem weiteren Erfindungsmerkmal
durch einen mit dem Drehkörper verbundenen Impulsgeber gesteuert werden, wobei die
Impulsdifferenz von Hin- und Rückdrehung die Spindel- bzw. Schlittenstellung und
die Differenz zum Impulsaufkommen eines mit dem Schwungrad verbundenen Impulsgebers
den Abschaltzeitpunkt der Reibungskupplung registriert, so daß in Auswertung dieser
Anzeigen eine manuelle oder programmierte Steuerung erfolgen kann.
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Da mit der erfindungsgemäßen Ausbildung der Spindelpresse ein Abschalten
der Reibungskupplung inc;etßerst kurzer Zeit und ohne vorherigen Schlupf in der
Kupplung sichergestellt andererseits die Drehmomentübertragung von der Schwungscheibe
auf die Reibungskupplung durch die Spreizkörper in deren Scheitelpunktbereich weitgehend
unterbunden, somit die Reibungskupplung nicht mehr oder nur noch schwach belastet
ist, läßt sich gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung die Reibungskupplung als
Lamellenkupplung ausbilden, wobei die Lamellenkupplung ölgeschmiert, insbesondere
an die zentrale blschmierung angeschlossen ist.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt.
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Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Spindelpresse, zu der die
Fig. 2 einen Ausschnitt in größerem Maßstab und die Fig. 3 eine Seitenansicht zur
Fig. 2 ebenfalls als Ausschnitt zeigt.
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Fig. 4 zeigt als Ausschnitt und Fig. 5 als Seitenansicht zu Fig. 4
ebenfalls als Ausschnitt ein zweites Ausführungsbeispiel in der Betriebsstellung
der eingerückten Reibungskupplung, während Fig. 6 als Ausschnitt und
Fig.
7 als Seitenansicht zu Fig. 6 das Ausführungsbeispiel in der Betriebsstellung der
ausgerückten Reibungskupplung zeigt.
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Fig. 8 und Fig. 9 zeigen eine abgewandelte Einzelheit.
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Bei dem in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist
mit 1 ein Pressengestell bezeichnet, dessen unteres Querjoch 2 die untere Gesenkhälfte
3 aufnimmt, während die obere Gesenkhälfte 4 an einem Schlitten 5 befestigt ist,
der im Pressengestell 1 senkrecht beweglich geführt ist. Ein Kammlager 6 im oberen
Querjoch 7 des Pressengestells stützt eine Spindel 8, deren Gewindeteil 9 in eine
im Schlitten 5 befestigte Mutter 10 eingreift. Durch Drehung der Spindel 8 kann
der Schlitten 5 mit der oberen Gesenkhälfte 4 gegen die untere Gesenkhälfte 3 bewegt
werden. In Zylindern 11 hydraulisch oder pneumatisch bewegte Kolben 12, sind über
Kolbenstangen 13 und Pratzen 14 am Schlitten 5 mit diesem verbunden und bewirken
die Rückführung des Schlittens 5 aufwärts unter entgegengesetzter Drehung der Spindel
8. Die Spindel 8 ist über ihren Keilwellenzapfen 15 mit einer Kupplungsscheibe 16
drehfest, jedoch axialbeweglich verbunden.
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Die Kupplungsscheibe 16 ist die eine Kupplungshälfte einer Reibungskupplung,
deren andere Kupplungshälfte von einem Druckring 17 und einem Gegendruckring 18
gebildet ist. Der Druckring 17 ist über aus Rollen 19 und Spreizkörpern 20 gebildete
Stützeinrichtungen mit einer Schwungscheibe 21 verbunden, wobei die Rollen 19 auf
Bolzen 22 im Druckring 17 gelagert sind, während die Spreizkörper 20 in Ausnehmungen
23 der Schwungscheibe 21 eingesetzt sind. Die Spreiz-
körper 20
sind durch nicht dargestellte Stellmittel untereinander gleichmäßig in den kreisbogenförmigen
Ausnehmungen 23 schwenkbar, wodurch der Druckpunkt an den Rollen 19 und damit die
wirksame Ausgangsneigung der Spreizkörper 21, die durch den Winkel CC angezeigt
ist, einstellbar ist (siehe Fig. 3). Die Schwungscheibe 21 ist mit ihrem Hals 24
in einem Kragen 25 am oberen Jochstück 7 des Pressengestells 1 drehbar gelagert
und von einem Motor 26 mit einer auf der Motorwelle aufsitzenden Riemenscheibe 27,
einem Treibriemen 28 über den mit der Schwungscheibe 21 verbundene Kranz 29 durchlaufend
angetrieben. Die Schwungscheibe 21 ist mit einem Deckel 30 versehen, der in einer
ringförmigen Ausnehmung ein Drucklager 31 und einen Stützring 32 führt, der mit
Führungsbolzen 33 für Druckfedern 34 besetzt ist. Die Spannung der Druckfedern ist
durch Spannhülsen 35 einstellbar, die in Gewindebohrungen im Deckel 30 eingeschraubt
sind.
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Die von den Druckfedern 34 über den Stützring 32 und das Drucklager
31 auf den Gegendruckring 18 der Reibungskupplung ausgeübte Kraft erzeugt den Reibungsschluß
zwischen der Kupplungsscheibe 16 als einer Kupplungshälfte und dem Gegendruckring
18 und dem Druckring 17 als anderer Kupplungshälfte, wobei sich der Druckring 17
über die Rollen 19 und Spreizkörper 21 an der Schwungscheibe 21 abstützt. Das von
der Schwungscheibe 21 auf den Druckring 17 überzuleitende Drehmoment bewirkt zwischen
den Spreizkörpern 21 und Rollen 19 eine von Winkels abhängige axiale Kraftkomponente.
Solange diese Kraftkomponente geringer als die von den Federn 34 ausgeübte Kraft
bleibt, wird das Drehmoment ohne weiteres übertragen. Überschreitet die axiale Kraftkomponente
infolge angestiegenen Drehmoments die Kraft der Druckfeder 34, so weicht der Druckring
17 bei gleichzeitiger Drehung in axialer Richtung aus, wobei die Rollen 19 den Weg
5 zurücklegen
und die Scheitelpunkte Sran den Spreizkörpern 20
überrollen.
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Mit dem Druckring 17 bewegt'sich gleichmäßig die Kupplungsscheibe
16 und der Gegendruckring 18, wobei Nocken 36 am Gegendruckring 18 von der Lage
I in die gestrichelt dargestellte Lage II gelangen. Rasten 37 in einem Führungsring
38 fangen nun die Nocken 36 und somit den Gegendruckring 18, also auch die von den
Druckfedern 34 ausgeübte Kraft ab, womit die Reibungskupplung momentan ihren Reibungsschluß
verliert und die Spindel 8 abgekuppelt wird. Über die Kolben 12 in den Zylindern
11, die Kolbenstangen 13 und die Pratzen 14 wird der Schlitten 5 in die gewünschte
Ausgangsstellung zurückgeführt. Zur Durchführung eines nächsten Schmiedehubes wird
die Reibungskupplung wieder geschlossen.
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Hierzu ist in den Deckel 30 der Schwungscheibe 21 eine Kolben-Zylinder-Einheit
39 vorgesehen, die bei Beaufschlagung des Kolbens über einen Mitnehmerarm 40 am
Gegendruckring 18 diesen und den Druckring 17 mit den Rollen 19 über die Scheitelpunkte
Spder Spreizkörper 20 hinwegbewegt, womit die von den Druckfedern 34 auf den Gegendruckring
18 ausgep übte Kraft den Reibungsschluß zwischen der Kupplungsscheibe 16, dem Gegendruckring
18 und dem Druckring 17 wieder herstellt.
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Das in den Fig. 4 bis 7 in Ausschnitten dargestellte zweite Ausführungsbeispiel
ist das einer Spindelpresse mit im Oberjoch 45 des Pressengestells 46 drehbar aber
axialfixiert gelagerter Spindelmutter (nicht dargestellt), die mit einer die Zentralbohrung
47 im Oberjoch 45 durchsetzenden FUhrungshülse 48 verbunden ist. Eine Lagerbüchse
49 in der Führungshülse 48 führt die Spindel 50 der Spindelpresse, wobei die Spindel
50 drehbar und axial verschieblich gegenüber der
Führungshülse
48 in der Lagerbuchse 49 sitzt. Ein Gewindeteil 51 der Spindel 50 greift in die
nicht dargestellte Spindelmutter und, da die Spindel in bekannter Weise im Schlitten
der Spindelpresse gehalten und mit diesem im Pressengestell 46 undrehbar, aber axialverschiebbar
geführt ist, wird durch die Drehung der Spindelmutter die Spindel 50 mit dem Schlitten
axial bewegt. Gedreht wird die Spindelmutter von der Führungshülse 48, die hierzu
mit einer Verzahnung 52 versehen ist, in die Lamellen 53 drehfest, aber axialverschieblich
eingreifen. Im Wechsel mit den Lamellen 53 sind Lamellen 54 vorgesehen, die in einer
Verzahnung 55 drehfest, aber axialverschieblich eingreifen. Die Verzahnung 55 ist
eingearbeitet in einen Druckring 56, der zusammen mit einem Gegendruckring 57 und
den Lamellen 54, die eine Kupplungshälfte einer Reibungskupplung bildet, deren andere
Kupplungshälfte von den Lamellen 53 und der Führungshülse 48 mit der Verzahnung
52 gebildet ist. Der Reibungsschluß zwischen den Lamellen 53 und 54 wird durch einen
Ringkolben 58 hergestellt, der in dem Ringzylinder 59 geführt und hydraulisch oder
pneumatisch beaufschlagbar ist. Der Ringzylinder 59 ist Bestandteil einer Brücke
60, die am Kopf des Pressengestells 46 die Reibungskupplung überspannt. Der Ringkolben
wirkt über ein Radiallager 61 auf den Gegendruckring 57, über die Lamellen 54 und
53 auf den Druckring 56, der sich über Auflageanschläge 62 an der Schwungscheibe
63 abstützt. Die Auflageanschläge 62 sind mit Gewindezapfen 64 in Gewindebohrungen
der Schwungscheibe 63 eingesetzt und über einen Zahnkranz 65, der mit seiner Verzahnung
in entsprechende Verzahnungen an den Auflageanschlägen 62 eingreift und über eine
nicht dargestellte Stellvorrichtung dreh- und feststellbar ist, gemeinsam verstellbar.
Die Schwungscheibe 63 ist über ein Radiallager 66 und eine Lagerbuchse 67 am Oberjoch
45 des Pressengestells 46 drehbar abgestützt. Angetrieben ist die Schwungscheibe
63 von einem nicht dargestellten Motor mittels
Treibriemen 68,
der auf dem mit der Schwungscheibe 63 verbundenen Kranz 69 läuft. Die Schwungscheibe
63 und der Druckring 56 sind durch Druckstelzen 70 miteinander verbunden, wobei
die Druckstelzen 70 um Lagerbolzen 71 in der Schwungscheibe 63 und Lagerbolzen 72
am Druckring 56 kugelgelenkig schwenkbar sind. Das von der Schwungscheibe 63 aufgebrachte
Drehmoment wirkt mit der Umfangskraft U auf die Druckstelzen 70 (siehe Fig. 5) und
wird über diese auf den Druckring 56 und über die Lamellen 54 und 53 auf die Führungshülse
48 und damit auf die drehbare Gewindemutter übertragen. Dabei wirkt eine axiale
nach oben gerichtete Komponente, der die vom Ringkolben 58 ausgeübte Kraft entgegenwirkt.
Die Größe der nach oben gerichteten axialen Komponente ist außer von der jeweils
wirkenden Umfangskraft U von der AusgangsneigungD( der Druckstelzen 70 abhängig,
die ihrerseits bestimmt und einstellbar ist durch die verstellbaren Auflageanschläge
62 für den Druckring 56 gegenüber der Schwungscheibe 63.
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Steigt bei der Ausübung des Schmiedeschlages mit der Umfangskraft
die axiale Komponente über die vom Ringkolben 58 ausgeübte Kraft an, so richten
sich die Druckstelzen 70 bis zum Scheitelpunkt Spauf und neigen sich zur entgegengesetzten
Seite (siehe Fig. 7). Im Druckring 56 sitzende Rastbolzen 73 werden dabei aus einer
Nute 74 in der Schwungscheibe 63 herausgehoben und setzen sich zwischen Schwungscheibe
63 und Gegendruckring 57, wobei sie die von dem Ringkolben 58 ausgeübte Kraft direkt
auf die Schwungscheibe 63 über tragen, so daß die Lamellen 53 und 54 in gleichem
Moment druckentlastet werden und die Reibungskupplung ihren Reibungsschluß verliert,
also die Führungshülse 48 mit der Gewindemutter nicht länger von der Schwungscheibe
63 angetrieben wird. Die Rückdrehung der Gewindemutter und die
Rückführung
des Schlittens mit der Spindel 50 in die Ausgangslage kann wie im ersten Ausführungsbeispiel
durch Kolbenzylindereinheiten (12, 11) erfolgen oder durch einen nicht dargestellten
Hilfsantrieb, der über eine Kupplungsscheibe 75 auf die Führungshülse einwirkt.
Sobald Schlitten und spindel 50 ihre Ausgangslage wieder erreicht haben und ein
nächster Schmiedeschlag erfolgen soll, werden der Druckring 56, der Gegendruckring
57 und die Stelzen 70 durch gegenüber der Drehung der Schwungscheibe 63 kurzzeitig
voreilende Drehung des Druckrings 56 und Gegendruckrings 57 in die in den Fig. 4
und 5 dargestellte Lage zurückgeführt. Hierzu ist der Gegendruckring 57 mit einem
Zahnkranz 76 versehen, in den ein Ritzel 77 eingreift, welches auf der Welle 78
eines Motors 79 sitzt. Nur zur Rückdrehung von Druckring 56 und Gegendruckring 57
wird der Motor 79 kurzzeitig eingeschaltet, während im übrigen der Motor 79 im Leerlauf
der Welle 78 mit Ritzel 77 als Lagerung dient, wobei der Motor 79 kurzzeitig noch
zur Unterstützung des Hauptantriebes der Schwungscheibe 63 über den Riementrieb
68, 69 eingeschaltet bleiben kann. Mit der Kupplungsscheibe 75 wirkt ein Impulszähler
80, der in der Impulsdifferenz von Hin- und Rückdrehung die jeweilige Spindel- oder
Schlittenstellung registriert. Ein weiterer Impulszähler 81 wirkt mit der Schwungscheibe
63 und die Differenz im Impulsaufkommen der Impuls zähler 80 und 81 registriert
den Abschaltzeitpunkt der Reibungskupplung. Über die von den Impulszählern 80 und
81 und der Impulsregistrierung kommenden Signale kann eine programmierte Steuerung
der Spindelpresse erfolgen.
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Die Fig. 8 und 9 zeigen eine abgewandelte Ausführung der Druckstelzen
70 des Ausführungsbeispiels nach den Fig. 4
bis 7. Die Druckstelze
85 ist hier in Druckpfannen 86 und 87 abgestützt und durch Bolzen 88 und 89 in den
Druckpfannen 86 und 87 arretiert. Die Druckpfanne 86 sitzt in einer zylindrischen
Ausnehmung 90 der Schwungscheibe 63 und die Druckpfanne 87 sitzt in einer zylindrischen
Ausnehmung 91 des Druckrings 56, wo sie durch Zapfen 92 und Muttern 93 gesichert
sind. Diese Ausbildung läßt eine besonders gedrungene Bauweise zu.