DE3442446C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Klemmvorrichtung zum Festhalten eines Querhauptes einer Presse an den Säulen des Pressengestelles gemäß dem Oberbegriff des Patent­ anspruchs 1.

Aus der US-PS 43 04 540 wie auch der US-PS 38 01 256 sind Pressen bekannt, bei denen das Querhaupt mit den Säulen über verzahnte Klemmelemente verbindbar ist. Diese sind durch Hydraulikzylinder radial verstellbar.

Ebenfalls durch ein Druckmittel an die Säule anpreß­ bare Klemmhülsen, die allerdings keine Verzahnung auf­ weisen, sind aus der US-PS 34 49 795 bekannt.

Obwohl es grundsätzlich möglich ist, die Klemmhülsen so lang zu bauen, daß sie ausreichend große Reibungs­ klemmkräfte aufbringen können, kann es bei hohen axialen Belastungen Probleme geben, und zwar bei der Übertragung dieser Kräfte von der Klemmhülse auf die übrigen Klemmvorrichtungsteile.

Unabhängig davon besteht nicht die Möglichkeit bei den bekannten Klemmvorrichtungen eine axiale Vorspannung aufzubringen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Klemmvorrichtung der eingangs genannten Art so aus­ zubilden, daß die Axialkräfte über lange Klemmflächen hinweg gleichmäßig zwischen den Säulen und Rohr­ gehäusen des Querhauptes übertragbar sind, wobei für Spritzgußmaschinen die Klemmvorrichtung in Achs­ richtung vorspannbar sein soll.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß mit den Merkmalen im Kennzeichen des Patentanspruchs 1.

Eine vorzugsweise Weiterbildung ergibt sich aus dem Unteranspruch.

Die erfindungsgemäße Lösung zeichnet sich einerseits dadurch aus, daß hohe Axialkräfte zwischen den Säulen und den Rohrgehäusen des Querhauptes übertragbar sind, und zwar gleichmäßig über vergleichsweise lange Klemm­ flächen. Darüber hinaus ermöglicht die Ringfläche in der Druckkammer eine axiale Relativverschiebung und damit axiale Vorspannung, wie sie besonders für Spritzgußmaschinen vorteilhaft ist.

Die Erfindung wird anhand der Beschreibung einer in den Zeichnungen dargestellten bevorzugten Ausführungs­ form näher erläutert. Hierbei zeigt

Fig. 1 eine Vorderansicht einer Spritzgußmaschine, bei der die erfindungsgemäße Klemmvorrichtung verwendet wird,

Fig. 2 eine Vorderansicht eines Querhauptes für eine hydraulische Presse, das mit der Säulen­ klemmvorrichtung nach der Erfindung verwendet werden kann,

Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie 3-3 der Fig. 2,

Fig. 4 eine Teilansicht im Schnitt längs der Linie 4-4 der Fig. 3, wobei einige Teile freigelegt sind,

Fig. 5 eine Teilansicht im Schnitt längs der Linie 5-5 der Fig. 2 mit ebenfalls einigen freige­ legten Teilen.

Die Formpresse oder Spritzgußmaschine 10 in Fig. 1 wird von einem Unterbau 12 getragen und weist auf bekannte Weise vier senkrechte Zylindersäulen 14 auf, die eine obere Platteneinheit oder ein Querhaupt 16 tragen, die bzw. das auf den Säulen 14 in vertikaler Richtung mittels Hebeeinrichtungen ver­ schiebbar ist, die zwei hydraulische (nicht dargestellte) Hubvorrichtungen besitzen, die zwischen dem Unterbau 12 und dem Querhaupt 16 mit Angriff an dessen Teilen 44, parallel wirkend arbeiten.

Ein unterer Pressentisch 18 wird vom Unterbau 12 ge­ tragen. Eine Spritzgußeinheit ist üblicherweise zwischen dem unteren Pressentisch 18 und dem Querhaupt 16 eingesetzt. Diese Einheit besteht aus einem oberen Formteil 20 und einem unteren Formteil 22. Hierbei ist der obere Formteil 20 mit dem Querhaupt 16 ver­ schraubt und der untere Formteil wird auf ähnliche Weise vom unteren Pressentisch 18 getragen.

Nach den Fig. 2 und 3 weist das Querhaupt 16 eine flache Platte 30 auf, an der Stütz- oder Scherbleche 32 befestigt sind, die von deren oberen Seite recht­ winklig verlaufen.

Weitere Platten 36, 38, 39, 40, 42 vervollkommnen bzw. versteifen das Querhaupt 16.

Bei Betrieb wird das Querhaupt 16 zum Unterbau 12 hin bewegt, um mit dem oberen und dem unteren Formteil 20 bzw. 22 in Eingriff zu kommen. Hiernach ist es dann erforderlich, das Querhaupt 16 für den Formvorgang (gegenüber dem Unterbau 12) in seiner Stellung fest­ zuklemmen. Bei der erfindungsgemäßen Säulenklemmung handelt es sich um eine Vorrichtung, mit der diese Festlegung des Querhauptes 16 in der Stellung gegenüber dem Unterbau 12 und der Säule 14 richtig und positiv durchgeführt wird.

Wie am besten den Fig. 4 und 5 zu entnehmen ist, weist jede Klemmvorrichtung 50, auch kurz Klemmung genannt, einen zylinderförmigen Ge­ häuseteil 52 auf, der um die jeweilige Säule 14 glei­ tend eingepaßt werden kann. Dabei weist jeder Gehäuse­ teil 52 drei Abschnitte auf:

Einen unteren Abschnitt 54, einen mittleren und einen oberen Abschnitt 56 bzw. 58.

Durch Befestigungsmittel wie Befestigungsschrauben 60, von denen eine in der Fig. 4 dargestellt ist, sind der untere Abschnitt 54 und der mittlere Abschnitt 56 miteinander verbunden. Auf ähnliche Weise ist auch der obere Abschnitt 58 und der mittlere Abschnitt 56 mit Befestigungsschrauben 62 verbunden, wie dies eben­ falls der Fig. 4 zu entnehmen ist. Der Gehäuseteil 52 der Säulenklemmung 50 ist nach Fig. 5 fest mit dem Querhaupt 16 verbunden.

Am unteren Abschnitt 54 ist mit Befestigungsschrauben 68 eine Buchse 64 befestigt, die eine innere Zylinder­ fläche 66 besitzt, die passend und konzentrisch an der Außenzylinderfläche 67 der Säule gleitend anliegt. Ganz ähnlich ist eine Buchse 70 am oberen Abschnitt 58 des Gehäuseteils 52 befestigt. Dabei iegt auch hier eine äußere zylindrische Fläche 67 der Säule 14 an der inneren Zylinderfläche 72 der Buchse 70 an, die durch mehrere Befestigungsschrauben 74, von denen eine in der Fig. 4 dargestellt ist, zwischen dem oberen Abschnitt 58 und der Säule 14 befestigt ist.

Die Innenflächen 66 und 72 der Buchsen 64 und 70 sind vorzugsweise aus Nylon oder einem ähnlichen reibungs­ armen Werkstoff gefertigt, so daß der Gehäuseteil 52 (und damit auch die Klemmung 50 sowie das Querhaupt 16) leicht längs der Säule 14 gleitend und geführt ver­ schoben werden kann.

Die Klemmhülse 80 ist konzentrisch um die Säule 14, auf der sie gleitend verschoben werden kann, in Stellung gebracht. Nach Fig. 5 weist die Klemmhülse 80 eine Außenfläche 83 und einen kreisförmigen Quer­ schnitt auf, durch den eine innere, allgemein zylinder­ förmige Fläche 84 bestimmt wird, die zu einem kreis­ förmigen Querschnitt der Säule 14 paßt, der deren äußere Zylinderfläche 67 umgrenzt.

Die äußere Klemmhülse 82 ist ebenfalls zylinderförmig. Sie ist dabei konzentrisch um die innere Klemmhülse 80 angeordnet. Die Klemmhülse 82 weist eine Innenfläche 86 und auch eine Außenfläche 87 auf, die passend mit einer zylinderförmigen Fläche 88 des mittleren Ab­ schnitts 56 ausgebildet ist. Die Klemmhülse 82 ist durch zweckmäßige Mittel, die durch einen ringförmigen Ansatz 92, 94, der mit einem gegenüberliegenden ringför­ migen Ansatz am mittleren Abschnitt 56 des Gehäuse­ teils 52 in Eingriff kommt, in ihrer Stellung in Längs­ richtung zum Gehäuse festgelegt. Eine ringförmige obere Fläche 96 der Klemmhülse 82 wird von einer gegenüber­ liegenden ringförmigen Fläche 98 am oberen Abschnitt 58 in Eingriff genommen. Somit kann, wenn diese Bauteile nach der Darstellung von Fig. 4 zusammengefügt sind, die Klemmhülse 82 gegenüber dem Gehäuseteil 52 nicht in Längsrichtung verschoben werden und stellt prak­ tisch einen festen Abschnitt des Gehäuseteils 52 dar.

Die Klemmhülsen 80 bzw. 82 sind jeweils über die Ge­ windeteile 110 bzw. 112, die konzentrisch zur Säule 14 verlaufen, miteinander verschraubt, so daß die Längs­ bewegung der einen Hülse gegenüber der anderen begrenzt wird.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Klemmhülsen 80 bzw. 82 in einem 90° Kontaktwinkel eines Stützgewindes mit einem verhältnismäßig großen Spiel­ raum 114 zwischen den gegenüberliegenden Gewinde­ flächen miteinander verschraubt. Dieser Spielraum ist eindeutig der Fig. 4 zu entnehmen, aus der auch her­ vorgeht, daß die in Eingriff kommenden Abschnitte des 90°-Kontaktwinkels zur Säulenachse 14 senkrecht ver­ laufen. Dabei ist das Spiel 114 ausreichend bemessen, eine schraubenförmige Kammer 115 zu bilden, die kon­ zentrisch um die Säule angeordnet ist und sich über die gesamte Länge des Gewindeeingriffs der Klemmhülsen 80 bzw. 82 erstreckt. Ein Einlaß 120 steht mit dem unteren Ende der Kammer 115 und ein Auslaß 122 steht mit einem oberen Ende der Kammer 115 (siehe Fig. 4) in Verbindung.

Die Kammer 115 ist an ihrem unteren und oberen Ende durch Dichtungsringe 124 bzw. 126 verschlossen. Da­ bei wird der Dichtungsring 124 in einer konzentrisch um die Säule 14 zwischen einem unteren Ende der Klemmhülse 80 und dem unteren Abschnitt 54 des Ge­ häuseteils liegenden ringförmigen Hohlraum 128 fest­ gehalten. Der Dichtungsring 124 liegt im Hohlraum vor­ gespannt durch eine Feder 130, die zwischen einem unteren Ende der Klemmhülse 82 und dem Dichtungsring 124 zusammengedrückt liegt. Zusätzlich zu dem Dichtungs­ ring 124 sind noch mehrere O-Ringe 132 konzentrisch in den Ringkammern 134 zwischen dem Dichtungsring 124 und der Klemmhülse 80 und zwischen dem Dichtungsring 124 und dem unteren Abschnitt 54 festgelegt. Darüber hinaus wird ein O-Ring 136 in einer zwischen der Klemm­ hülse 82 und dem unteren Abschnitt 54 liegenden Ring­ kammer festgehalten, um so eine Abdichtung der schrau­ benförmigen Kammer 115 zu gewährleisten.

Der neben dem oberen Ende der Kammer 115 sitzende Dichtungsring 126 ruht auf einem Ansatz 140 der Klemm­ hülse 82, der zur Klemmhülse 80 hin vorsteht. Der Dich­ tungsring 126 wird in einem Hohlraum 141, der zwischen den Klemmhülsen 80 bzw. 82 und dem oberen Abschnitt 58 des Gehäuseteils 52 gebildet ist, kon­ zentrisch um die Säule 14 gehalten. Mehrere O-Ringe 144 werden in Ringkammern 144 zwischen dem Dichtungsring 126 und der Klemmhülse 80 und dem oberen Abschnitt 58 konzentrisch gehalten. Ein Dichtungsring 146 mit rundem Querschnitt befindet sich in einer Ringkammer 148 zwischen der Klemmhülse 82 und dem oberen Abschnitt 58, um ebenfalls die Kammer 115 zu verschließen.

Die Klemmhülse 80 weist an ihrem unteren Ende eine ringförmige Fläche 150 auf, die senkrecht zur Säulenachse 14 steht sowie der Kammer 115 gegenüberliegt. Es gibt neben dem oberen Ende der Klemmhülse 80 jedoch keine derartige Fläche.

Im Zustand des Zusammenbaus (Fig. 4) wird die Dreh­ bewegung der Klemmhülse 82 gegenüber dem Gehäuseteil 52 (um die Achse der Säule 14) durch einen oder mehrere Anschläge 152 verhindert, die sich von der ringför­ migen oberen Fläche 96 der Klemmhülse 82 nach oben erstrecken. Der obere Abschnitt 58 des Gehäuseteils 52 weist einen Hohlraum 154 auf, der so beschaffen ist, daß darin jeder Anschlag 152 festgehalten wird. Die Drehbewegung der Klemmhülse 80 gegenüber dem Gehäuse­ teil 52 (um die Achse der Säule 14) wird durch einen oder mehrere Anschläge 156 verhindert. Ein Ende jedes Anschlagstiftes 156 wird in einer senk­ rechten Bohrung im oberen Abschnitt 58 festgehalten, wobei sich das andere Ende jedes Anschlagstiftes 156 zu einem allgemein senkrechten (teilweise in der Fig. 4 dargestellten) Rille 160 neben einem oberen Ende der Klemmhülse 80 hinein erstreckt.

Nach der Fig. 4 ist die Innenfläche 84 der Klemm­ hülse 80 mit einer Reihe von schraubenförmigen Ab­ führrillen 162 versehen. Da das Querhaupt 16 gegen­ über den Säulen 14 beweglich ist, kann eine gewisse Menge Schmiermittel auf der Außenzylinderfläche 67 jeder Säule 14 verbleiben. Durch die Rillen 162 wird die Abführung des Öls vom Bereich zwischen der Fläche 67 der Säule 14 und der Innenfläche 84 der Klemmhülse 80 während der Klemmung möglich. Eine ähnliche Reihe von schraubenförmigen Rillen 164 ist zwischen der Außenfläche 87 der Klemmhülse 82 und der Zylinderfläche 88 des mittleren Abschnitts vom Gehäuseteil 52 vor­ gesehen. Durch diese Rillen 162 und 164 werden über­ mäßige Schmiermittel von den Bauteilen der Klemmvor­ richtung 50 während des Klemmens abgezogen.

Die Klemmung 50 nach der Erfindung wird in Betrieb ge­ setzt, indem Druckflüssigkeit in die zwischen den inneren und den äußeren Hülsen 80 bzw. 82 liegende ringförmige Kammer 115 eingeführt wird. Hiernach strömt die Flüssigkeit in die Kammer 115 selbst und gelangt schraubenartig aufsteigend über die Säule 14 zum oberen Ende der Kammer 115. Die Auslaßleitung 172 wird gesperrt, so daß der Druck der Flüssigkeit in der Kammer 115 die Klemmhülse 80 schrumpfen läßt oder verformt, so daß deren Innenfläche 84 gleichförmig mit der Außenfläche 67 der Säule in Eingriff kommt, um die Klemmhülse 80 an der Säule festzulegen. Durch den zunehmenden Druck in der Kammer 115 wird bewirkt, daß die Innenfläche 84 der Klemmhülse 80 im wesentlichen gleichförmig gegen die Außenfläche 67 der Säule 14 gedrückt wird.

Ein wesentliches Merkmal dieser Vorrichtung liegt in der Gewindeausbildung der Gewindeabschntite 110 und 112.

Diese Gewindeabschnitte 110 und 112 kommen zum Ein­ griff, um die Längsbewegung der einen Hülse gegenüber der anderen zu begrenzen, wobei jedoch ein ausreichendes Spiel zwischen den einander gegenüberliegenden Flächen der Gewinde gegeben ist, um eine Druckflüssigkeit in der zwischen den Klemmhülsen liegenden Kammer 115 strömen zu lassen.

Während der Klemmung ist die Klemmhülse 80 gegenüber der Klemmhülse 82 vorgespannt. Durch die Druckflüssig­ keit in der Kammer 115 wird auf die Ringfläche 150 am unteren Ende der Klemmhülse 80 eine Kraft ausgeübt. Da die Klemmhülse 80 keine ähnliche gegensätzliche Fläche in der Nähe ihres oberen Endes besitzt, wird ein Druckgefälle geschaffen, durch das die Klemmhülse 80 gegenüber der Klemmhülse 82 in eine vorbelastete oder Eingriffstellung (Fig. 4) gedrängt wird. In dieser Stellung kommt es zu einem kraftschlüssigen Eingriff der kämmenden Abschnitte der gegenüberliegenden Gewinde. Aufgrund des Spiels 114 zwischen den gegenüberliegenden Gewindeabschnitten 110 und 112 der Klemmhülsen 80 bzw. 82 ist es für die Klemmhülse 80 möglich, bis zu einem bestimmten Ausmaß gegenüber der Klemmhülse 82 zu "schwimmen" (wenn die Kammer 115 nicht mit Druck beaufschlagt ist). Das durch die Kraft der Druckflüs­ sigkeit auf die Ringfläche 150 der Klemmhülse 80 verursachte Druckgefälle zwingt die miteinander in Eingriff kommenden Abschnitte der Stützgewinde zum formschlüssigen Eingriff, wodurch der "Schwimm-" oder "Schwebe"-Zustand beseitigt und die Längsbe­ wegung der Klemmhülse 80 gegenüber der Klemmhülse 82 begrenzt wird.

Indem die Klemmhülse 80 gegenüber der Säule 14 eine Schrumpfung erfährt, werden verbleibende Schmier­ mittel auf der Außenfläche 67 der Säule 14 aus der Kontaktfläche zwischen der Innenfläche 84 der Klemm­ hülse 80 und der Außenfläche 67 der Säule 14 über die Abführrillen 162 nach außen abgedrängt. Indem auf ähnliche Weise die Kammer 115 mit Druck beaufschlagt wird, wird Schmiermittel herausgedrückt und von dem Bereich zwischen der Klemmhülse 82 und dem mittleren Abschnitt 56 des Gehäuses über die Abführrillen 164 abgeleitet.

Um die Gleitkraft der Klemmung 50 auf der Säule 14 freizugeben, wird Flüssigkeit aus der Kammer 115 abgelassen und die Kammer 115 auf atmosphärischen Druck zurückgeführt. Hierdurch kann sich die Klemm­ hülse 80 ausdehnen, um ihre ursprüngliche Gestalt wieder anzunehmen, eine Gestalt, in der hinreichendes Spiel zwischen den sich gegenüberliegenden Flächen 84 und 67 der Klemmhülse 80 bzw. der Säule 14 gegeben ist, so daß die Klemmung 50 auf der Säule in Längsrichtung gleitend verschoben werden kann.

Das Querhaupt kann dann in Längsrichtung auf der Säule in seine neue gewünschte Position gebracht werden. Obgleich die Flüssigkeit in der Kammer 115 mit weniger Druck beaufschlagt ist, verbleibt dennoch eine Rest­ flüssigkeitsmenge in der Kammer 115. Das "Quetschen" der Restflüssigkeit in den Freiraumbereichen 114 der Kammer 115 zwischen dem gegenüberliegenden Gewindeab­ schnitten wirkt als ausgezeichnete Dämpfung während der Bewegung des Querhauptes gegenüber der Säule 14. Das darin bewahrte Restöl absorbiert Vibrationen, er­ möglicht jedoch dabei eine langsame Selbstausrichtung des Querhauptes 16.

Im Betrieb ist es oft erwünscht, die untere Pressen­ tischeinheit 18 abzusenken, während das Querhaupt 16 stationär bleibt. Bei der Benutzung der Klemmung 50 nach der Erfindung in dieser Lage spannt das Druck­ gefälle, das durch die auf die Ringfläche 150 wirkende Kraft der Druckflüssigkeit verursacht wird, die Innen­ muffe 80 in einer Stellung vor, um Flankenspiel oder toten Gang des Querhauptes 16 während der Rückziehung der unteren Pressentischeinheit 18 zu verhindern.

Die Klemmhülsen 80 bzw. 82 sind vorzugsweise als Strang­ preßlinge oder Formgußstücke aus Aluminium ausgebildet. Die allgemein zylindrische Fläche 84 der Klemmhülse 80 ist mit einem Paßspielraum gegenüber der Säule 14 von etwa 0,02 cm bis 0,03 cm auf dem Durchmesser ausgebildet.

Wenn somit die Kammer 115 mit einem Druck von z. B. 350 bar beaufschlagt wird, schrumpft die Klemm­ hülse 80 gegenüber der Säule 14 und greift bei etwa 280 bar mit einem Reibungskoeffizienten von 0,15. Hierdurch ergibt sich eine Reibung von 420 N/cm². Bei einem bevorzugten Ausführungs­ beispiel ist die Klemmhülse 80 127 cm lang und die Säule 25 cm im Durchmesser. Demzufolge liegt die Kontaktfläche zwischen den beiden bei 100 000 cm². Diese Bemessungen ergeben in Kombination mit den oben­ erwähnten Druckkräften eine Haltekraft durch die Säulenverklemmung von 4200 KN pro Säule.

Vorzugsweise weisen die Gewindeteile 110 und 112 (die die Sägengewinde haben) zwei Gewinde pro 2,5 cm (pro Zoll) auf, was bei einer Gewindetiefe von z. B. 0,635 cm insgesamt eine genügend große Gewindeabstütz­ fläche ergibt. Bei entsprechender Wahl des Elastizitätsmoduls des Werkstoffs der Klemmhülse 80 ist die Bean­ spruchung in der Klemmhülse aufgrund von Schrumpfung gegenüber der Säule 14 nicht groß genug, um langfristig ein Ermüdungsproblem darzustellen. Hinzu kommt, daß bei dieser Ausgestaltung eine Belastungskonzentration inhärenterweise an den Reibungsgrenzflächen der Klemmung "ausgelassen wird". Hierdurch wird ein langsam fortschreitender Schaden oder Bruch vermieden, der bei langen, zylindrischen Schraubenverbindungen ein allgemeines Problem darstellt.

Die Verwendung eines 90°-Kontaktwinkel-Sägegewindes ist in dieser Situation von großer Bedeutung zur Vermeidung von örtlichen Belastungskonzentrationen, wenn die Klemmung 50 seitliche Versetzung beim Formen aufnehmen muß.

Claims (2)

1. Klemmvorrichtung zum Festhalten eines Querhauptes einer Presse an den Säulen des Pressengestells mit einer Klemmhülse je Säule, deren lichter Innendurch­ messer dem Außendurchmesser der Säule entspricht, und einem die Klemmhülse umgebenden Rohrgehäuse, das mit dem Querhaupt fest verbunden ist, wobei zwischen der Außenfläche der Klemmhülse und dem Rohr­ gehäuse eine abgedichtete Kammer gebildet ist, in die zur Verklemmung des Querhauptes an den Säulen Druckflüssigkeit einpreßbar ist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Klemmhülse (80) am Außenumfang eine gewindeartige Verzahnung (110) aufweist, die mit einer entsprechenden Verzahnung (112) einer äußeren Klemmhülse (82) des Rohrgehäuses (52) in Eingriff steht.

2. Klemmvorrichtung nach Anspruch 1, insbesondere für Spritzgußmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzahnung einen 90° Kontaktwinkel eines Stützgewindes gegenüber der Säulenachse bildet und zwischen den sich gegenüberliegenden Windungen der Gewinde einen relativ großen Spielraum aufweist und daß die erst­ genannte Klemmhülse (80) an einem Ende der Druck­ kammer eine Ringfläche (150) aufweist, die zur axialen Relativverschiebung dieser Hülse (80) bis zum Flankenschluß der Verzahnung (110, 112) dient.