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II Radialpresse mit mehreren sternförmig
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angeordneten Druckmittelantrieben " Die Erfindung betrifft eine Radialpresse
für Werkstücke mit einer rotationssymmetrischen Außenfläche, mit mehreren, um die
Achse der Außenfläche herum angeordneten radial geführten Preßbacken und mit einem
Pressenrahmen, an dem mehrere, auf die Preßbacken radial einwirkende Druckmittelantriebe
befestigt sind.
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Zum Stande der Technik gehört eine Radialpresse mit vier Preßbacken,
deren äußere Umfangskanten sich zu einem auf der Spitze stehenden Quadrat ergänzen.
Die Preßbacken sind zwischen zwei einen Pressenrahmen bildenden Traversen mit Steuerflächen
gelagert, die sich gleichfalls zu einem auf der Spitze stehenden Quadrat ergänzen.
Die Preßbacken werden durch einen einzigen Druckmittelzylinder in Richtung einer
Diagonale des Quadrats gegeneinander verschoben, wodurch sämtliche Preßbacken in
Richtung auf einen gedachten Mittelpunkt verschoben werden. Nachteilig ist bei einer
derartigen Presse der außerordentlich schwere und voluminöse Pressenrahmen, durch
den die Reaktionskräfte um die Preßbacken herum geleitet werden müssen.
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Störend ist weiterhin, daß sich der gedachte Mittelpunkt während des
Preßvorganges in der Höhe verschiebt, so daß die Handhabung erschwert wird, insbesondere
dann, wenn längere Werkstücke bearbeitet werden sollen.
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Störend ist aber vor allem, daß eine Radialpresse mit nur vier Preßbacken
auf der Werkstückoberfläche ein deutlich sichtbares Preßmuster hinterläßt, das auch
negative Auswirkungen auf die Festigkeit einer Preßverbindung hat, wenn eine solche
Presse beispielsweise zum Verbinden unterschiedlicher Werkstücke verwendet werden
soll. Die Vergrößerung der Zahl der Preßbacken stößt bei dem bekannten Antriebssystem
jedoch auf außerordentlich große Schwierigkeiten und insbesondere zu einem äußerst
komplizierten Aufbau und zu einer großen Anzahl von Teilen des Steuerungssystems.
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Durch die DE-OS 21 18 782 ist eine Radialpresse der eingangs beschriebenen
Gattung bekannt, die gleichfalls vier Preßbacken aufweist. Die Presse ist sehr einfach
gestaltet, weil es sich um eine tragbare Presse handelt. Sie besitzt eine der Anzahl
der Preßbacken entsprechende Anzahl von sternförmig angeordneten hydraulischen Einzelantrieben,
die in einem aufklappbaren Pressenrahmen angeordnet sind, der zum seitlichen Einführen
des Werkstücks aus mehreren, gelenkig miteinander verbundenen Gliedern besteht.
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Abgesehen davon, daß mit einer solchen Presse nur relativ geringe
Pressenkräfte aufgebracht werden können, ist eine Synchronisation der Preßbackenbewegung
nicht möglich, so daß örtlich unterschiedliche Festigkeitseigenschaften des Werkstücks
zu einem asymmetrischen Preßmuster auf der Werkstückoberfläche führen. Der asymmetrische
Preßvorgang wird noch dadurch begünstigt, daß die einzelnen Rahmenglieder zusätzlich
Ausweichbewegungen um die sie verbindenden Gelenkbolzen ausführen können.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Radialpresse
der eingangs beschriebenen Gattung anzugeben, die mit sternförmig angeordneten Druckmittelzylindern
ausgestattet ist und bei der trotz dieser Einzelantriebe eine Synchronisation der
Preßbackenbewegung gewährleistet ist.
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Die Lösung der gestellten Aufgabe erfolgt bei der eingangs beschriebenen
Radialpresse erfindungsgemäß dadurch, daß zwischen jeweils zwei benachbarten Druckmittelantrieben
ein von diesen symmetrisch beaufschlagtes Führungsstück angeordnet ist, und daß
sowohl an den Druckmittelantrieben als auch an den Führungsstücken je eine der Preßbacken
angeordnet ist.
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Durch eine derartige, auf dem Umfang abwechselnde Anordnung Von Druckmittelantrieben
und von diesen mitgeschleppten Führungsstücken wird gleichzeitig eine gleichmäßige
Verteilung der Preßkräfte auf den Umfang des Werkstücks und eine vollständig synchrone
Bewegung der Preßbacken erzwungen. Gleichzeitig wird dadurch die Anzahl der Preßbacken
gegenüber der Anzahl der Druckmittelantriebe verdoppelt, so daß sich eine gleichmäßigere
Kräfteverteilung und damit ein gleichmäßigerer Verformungsvorgang einstellen, der
sich in einem außerordentlich gleichförmigen Preßmuster auf der Werkstückoberfläche
äußert. Im Idealfall ist ein solches Preßmuster praktisch nicht mehr wahrnehmbar.
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Aufgrund der Annahme, daß sich an einer Stelle des Werkstücks eine
"weiche Stelle" befindet, würde eine an dieser Stelle befindliche, unmittelbar angetriebene
Preßbacke die Tendenz haben, den übrigen Preßbacken voraus zu eilen. Da ihr jedoch
hierbei die unter stützenden Antriebskräfte der benachbarten, mit gleich-
förmiger
Geschwindigkeit bewegten Führungsstücke entzogen würden, unterbleibt eine solche
Voreilung.
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Falls umgekehrt im Werkstück eine harte Stelle" vorliegt, hätte eine
an dieser Stelle befindliche, einzeln angetriebene Preßbacke die Tendenz, hinter
der Bewegung der benachbarten Preßbacken zurückzubleiben. Da sie in diesem Falle
jedoch von den Antriebs kräften für die benachbarten Führungsstücke entlastet wird
, die ihrerseits wieder durch weitere benachbarte Druckmittelantriebe angetrieben
werden, unterbleibt auch hier das Hinterherhinken der betreffenden Preßbacke. Die
Antriebskräfte werden also durch die zwischen den Einzelantrieben angeordneten Führungsstücke
außerordentlich gleichmäßig auf den Umfang des Werkstücks verteilt, was zu einem
außerordentlich wirksamen und zuverlässigen Preßvorgang führt.
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Eine mit einer solchen Radialpresse hergestellte Preßverbindung unterschiedlicher
Werkstücke und insbesondere unterschiedlicher Werkstoffe ist daher außerordentlich
zuverlässig.
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Bei der vorstehenden Betrachtung muß man sich vor Augen halten, daß
mit derartigen Pressen nicht nur massive und exakt zylindrische Werkstücke verpreßt
werden können, sondern auch regelmäßig oder unregelmäßig geformte Hohl körper, die
möglicherweise an bestimmten Stellen zum "Einfallen" neigen. Eine besonders kritische
Preßverbindung liegt bei sogenannten Höchstdruck-Schlaucharmaturen vor, wie sie
sdhr häufig
bei hydraulischen Maschinen zum Einsatz kommen.
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Hiebei muß ein aus flexiblen bzw. elastomeren Werkstoffen bestehender
Schlauch zwischen zwei rohrförmigen Teilen aus Stahl verpreßt werden, wobei solche
Armaturen gelegentlich Drücke bis zu 1000 bar und darüber aushalten müssen. Bei
derartigen Schlauchverbindungen wären asymmetrische Preßvorgänge für die Zuverlässigkeit
der Verbindung tödlich.
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Unter "Werkstücke mit einer rotationssymmetrischen Außenfläche" sind
Werkstückformen mit Kreisquerschnitten und Querschnitten in Form regelmäßiger Polygone
zu verstehen, wie sie beispielsweise bei Sechskantprofilen zu finden sind. Die Werkstückaußenflächen
können dabei in Achsrichtung geradlinig, bombiert (tonnenförmig) oder abgestuft
verlaufen. Derartigen Werkstückoberflächen kann durch eine entsprechende Ausbildung
der Preßbacken Rechnung getragen werden.
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Es ist dabei gemäß der weiteren Ausgestaltung der Erfindung besonders
vorteilhaft, wenn die Druckmittelantriebe Kolbenstangen aufweisen, an denen a) je
eine Aufnahme für eine Preßbacke und b) je ein Steuerkörper mit zwei Steuerflächen
für die Bewegung der beiderseits der Kolbenachse liegenden Führungsstücke angeordnet
sind.
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Es ist dabei wiederum besonders vorteilhaft, wenn die Führungsstücke
relativ zum Pressenrahmen in Richtung der Winkelhalbierenden zwischen den jeweils
benachbarten Kolbenachsen beweglich geführt und durch Rückstellfedern radial nach
außen hin vorgespannt sind.
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Sofern die Rückstellfedern entsprechend kräftig ausgeführt sind, können
einfach wirkende Druckmittelantriebe verwendet werden, weil die Führungsstücke alsdann
auch die Kolben in ihre Ausgangsstellung zurückdrücken. Sofern jedoch doppeltwirkende
Hydraulikantriebe vorgesehen sind, können die Rückstellfedern schwächer dimensioniert
werden.
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Ein besonders einfacher Aufbau der Presse ergibt sich dann, wenn die
Führungsstücke an Führungsstangen befestigt sind, die den Pressenrahmen in radialer
Richtung durchdringen, und wenn zwischen dem außerhalb des Pressenrahmens liegenden
Ende der Führungsstange und dem Pressenrahmen je eine Druckfeder angeordnet ist.
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Es ist weiterhin besonders vorteilhaft, wenn der Pressenrahmen aus
einem Ring besteht, auf dem außen Planflächen für den Anbau der Druckmittelantriebe
angebracht sind, zwischen denen sich Bohrungen für die Führungsstangen befinden.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes ergeben
sich aus den übrigen Unteransprüchen.
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Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes und einige wesentliche
Einzelteile werden nachfolgend anhand der Figuren 1 bis 8 näher erläutert.
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Es zeigen: Figur 1 eine teilweise geschnittene Vorderansicht einer
vollständigen Radialpresse, Figur 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II in Figur
1, Figur 3 einen Teilausschnitt aus Figur 1 in vergrößertem Maßstab bei geöffneter
Stellung der Preßbacken, Figur 4 einen Teilausschnitt aus Figur 1 in vergrößertem
Maßstab bei geschlossener Stellung der Preßbacken, Figur 5 eine Seitenansicht eines
Steuerkörpers für die Steuerung zweier benachbarter Führungsstücke,
Figur
6 einen Schnitt durch eine abgewinkelte Lagerplatte für das Führungsstück, Figur
7 einen Schnitt durch ein Führungsstück und Figur 8 einen Schnitt durch ein Haltestück
für die jeweilige Preßbacke.
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In Figur 1 ist ein Pressenrahmen 1 dargestellt, der aus einem Ring
2 besteht, auf dessen Außenumfang sich Zylinderflächen 3 und Planflächen 4 abwechseln.
Die Planflächen 4 dienen für den Anbau von insgesamt vier äquidistant auf den Umfang
verteilten Druckmittelantrieben 5, die aus je einem Zylinder 6 und einem Kolben
7 bestehen. Die Kolbenachsen sind - im Uhrzeigersinne - mit A1 , A2, A3 und A4 bezeichnet
und radial auf eine Fressenachse A-A ausgerichtet, die beim Preßvorgang mit der
Werkstückachse zusammenfällt.
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Jeder Kolben 7 weist eine radial einwärts gerichtete zylindrische
Kolbenstange 8 auf, die im Bereich jeweils einer Planfläche 4 durch eine Bohrung
9 im Ring 2 hindurchgeführt ist. Die üblichen Dichtungsringe sind nicht näher bezeichnet.
In jeder Planfläche 4 ist eine zur Bohrung 9 konzentrische Ringnut 10 vorgesehen,
in die ein zu jedem Zylinder 6 gehörender Zylindermantel 6a unter Zwischenschaltung
einer Ringdichtung eingesetzt ist. Auf der gegenüberliegenden Seite ist jeder Zylinder
6 durch einen Zylinderdeckel 6b verschlossen, in dem sich eine Bohrung 6c für den
An-
schluß einer Druckmittelleitung befindet, durch den der Zylinderraum
6d unter Druck gesetzt werden kann.
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Im Bereich der Zylinderflächen 3 ist der Ring 2 mit vier weiteren
radialen Bohrungen versehen, die von zylindrischen Führungsstangen 11 durchdrungen
werden.
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Die Achsen dieser Führungsstangen liegen auf den Winkelhalbierenden
zwischen den Kolbenachsen A1 bis A4. Am inneren Ende der Führungsstangen 11 ist
verdrehfest je ein Führungsstück 12 befestigt, das nach außen hin die Form eines
Daches besitzt, dessen First 12a parallel zur Achse A-A verläuft und die radiale
Achse der zugehörigen Führungsstange 11 schneidet. Ein solches Führungsstück 12
ist in Figur 7 vergrößert dargestellt.
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Am inneren Ende einer jeden Kolbenstange 8 befindet sich ein Steuerkörper
13, dessen Einzelheiten anhand von Figur 5 näher erläutert werden. Dieser Steuerkörper
besitzt zwei zur Kolbenachse bzw. Kolbenstange 8 symmetrische Steuerflächen 13a,
von denen jeweils eine mit den dachförmig angeordneten Steuerflächen 12b eines zwischen
zwei Steuerkörpern liegenden Führungsstückes zusammenwirkt. Dieses Zusammenwirken
wird anhand der Figuren 3 und 4 noch näher erläutert, aus denen auch hervorgeht,
daß sowohl die Führungsstücke 12 als auch die Steuerkörper 13 mit je einer auswechselbaren
Preßbacke 14 verbunden sind.
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Figur 1 zeigt jedenfalls, daß die Steuerflächen 12b und 13a in jeder
Stellung der Kolben 7 eine mehr oder weniger große Uberlappung aufweisen, und daß
die Steuerkörper 13 bei ihrer radialen Einwärtsbewegung die Führungsstücke 12 vor
sich herschieben,wobei die Oberlappung zunimmt. Dies ist mit gleicher Geschwindigkeit
bzw. gleichem Hub der Preßbacken naturgemäß nur möglich, wenn die Steuerflächen
12b einerseits und 13a andererseits die gleiche Winkelstellung zu der radialen Achse
desjenigen Teils einnehmen, durch das sie unmittelbar geführt werden.
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Bei einer Radialpresse mit vier Druckmittelantrieben und vier Führungsstücken
ist dies der Fall, wenn die Steuerflächen 12b bzw. 13a unter einem Winkel von 67,5
Grad zu der jeweils zugehörigen Bewegungsachse ausgerichtet sind. Man kann dies
- verallgemeinert -so ausdrücken, daß die paarweise aufeinandergleitenden Steuerflächen
senkrecht zu je einem Radius verlaufen, der die Winkelhalbierende zwischen den Kolbenachsen
einerseits und den Achsen der jeweils benachbarten Führungsstangen andererseits
darstellt.
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In der unteren Hälfte von Figur 1 ist die Radialpresse in ihrer am
weitesten geöffneten Stellung gezeigt. Diese Stellung entspricht dem Ausschnitt
in Figur 3. In der oberen Hälfte von Figur 1 ist die Presse in der geschlossenen
Stellung gezeigt; diese Stellung entspricht dem Ausschnitt in Figur 4.
Um
die Radialpresse aus der in Figur 1, oben, gezeigten Stellung wieder in die Stellung
gemäß Figur 1, unten, zu bringen, sind die Führungsstangen 11 auf ihrer außerhalb
des Ringes 2 liegenden Länge von je einer vorgespannten Druckfeder 15 umgeben, die
sich an dem Ring 2 einerseits und an einem am Ende der Führungsstange angeordneten
Teller 16 andererseits abstützt. Dadurch werden bei einem Druckabbau im Zybinderraum
6d nicht nur die Führungsstücke 12, sondern auch die Steuerkörper 13 mit dem Kolben
7 in ihre Ausgangsstellung zurückgeführt (Figur 1, unten). Sofern einfach wirkende
Druckmittelantriebe verwendet werden, wie dies in den Figuren 1 und 2 gezeigt ist,
sind die Druckfedern 15 entsprechend kräftig auszuführen; bei Verwendung nicht dargestellter
doppeltwirkender Druckmittelantriebe ist es möglich, entsprechend schwächere Druckfedern
zu verwenden.
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Figur 1 ist noch zu entnehmen, daß die Zylinderdeckel 6b durch Zuganker
17 gegen den Ring 2 gepreßt werden. Zu diesem Zweck sind die Zylinderdeckel 6b etwa
quadratisch ausgebildet, und die Zuganker 17 befinden sich an den Ecken des Quadrats
und laufen außen an den Zylindermänteln 6a entlang. Diese Bauweise ermöglicht die
Verwendung standardisierter Bauteile und führt zu einem außerordentlich billigen
Gesamtaufbau der Radialpresse.
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Figur 2 zeigt ergänzend die in Richtung der Achse A-A außerordentlich
kurze Baulänge der gesamten Radialpresse. Die Führungsstange 11 ist mittels einer
radialen Bohrung 18 in dem Ring gelagert, und es ist auch zu erkennen, auf welche
Weise die Führungsstücke 12 an ihren Führungsstangen 11 und die Steuerkörper 13
an ihren Kolbenstangen 8 befestigt sind.
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Sowohl in den Führungsstücken 12 als auch in den Steuerkörpern 13
befinden sich federbelastete Rastbolzen 19 bzw. 20, mit denen die Preßbacken 14
(Figuren 3 und 4) formschlüssig in den Führungsstücken bzw.
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Steuerkörpern festlegbar sind. Die Preßbacken 14 werden dabei in Aufnahmestücke
21 eingeschoben, von denen eines in Figur 8 gezeigt ist. Der Ring 2 ist noch mit
Kränzen von Schraubenlöchern 22 versehen, so daß er in einem Pressengehåuse montiert
werden kann, das gleichzeitig zur Verkleidung der außerhalb des Ringes 2 liegenden
Teile dient.
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Aus den Figuren 3 und 4 geht noch die Anordnung von Lagerstücken 23
hervor, von denen eines in Figur 6 dargestellt ist. Es handelt sich um ein -dachförmig
gebogenes Blech aus einem Lagerwerkstoff, das der Raumform der Steuerflächen 12b
des Führungsstückes 12 angepaßt ist. Dieser Lagerwerkstoff hat Trockenschmiereigenschaften,
so daß die Radialpresse als weitgehend wartungsfrei zu bezeichnen ist.
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Aus Figur 3 ist ersichtlich, daß die Steuerflächen 12b und 13a der
Führungsstücke 12 und Steuerkörper 13 nur ein geringes Maß an Oberlappung aufweisen,
das jedoch völlig ausreichend ist, um die Preßbacken 14 auf dem ersten Teil ihres
radialen Weges zu bewegen, der als kräftefreier Leerhub zu bezeichnen ist. Hierbei
gleiten die genannten Steuerflächen zunehmend übereinander, was durch die Bewegungspfeile
in Figur 3 kenntlich gemacht wird. Am Ende dieser Bewegung stehen die Führungsstücke
12 und die Steuerkörper 13 vollständig im Eingriff, und es ist erkennbar, daß die
Raumform dieser Teile sorgfältig aufeinander abgestimmt wurde. Damit die Steuerkörper
13 nicht gegen die Führungsstangen 11 anlaufen, besitzen sie an den am weitesten
außen liegenden Stellen zylindrische Aussparungen 24, die dem Durchmesser der Führungsstangen
11 angepaßt sind.
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In Figur 4 haben die Preßbacken 14 eine derart enge Nachbarschaft,
daß sich ihre Arbeitsflächen 14a praktisch zu einer Zylinderfläche ergänzen. Die
Druckfeder 15 ist hierbei um einen maximalen Weg zusammengepreßt worden.
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Anhand von Figur 5 werden weitere Einzelheiten des Steuerkörpers 13
erläutert. Zwischen den Steuerflächen 13a liegt ein Vorsprung 13b mit einer Ausnehmung
13c, die zum Einsetzen eines Aufnahmestückes dient, wie dies in analoger Weise in
Figur 8 dargestellt ist. Dieses Aufnahmestück dient seinerseits
zum
Einschieben einer Preßbacke 14. Auf der der Ausnehmung 13c gegenüberliegenden Seite
besitzt der Steuerkörper 13 eine Tragfläche 13d, auf der sich die Kolbenstange 8
abstützt.
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Das Lagerstück 23 gemäß Figur 6 wird nur lose auf das Führungsstück
12 aufgelegt, da es in dieser Position zuverlässig durch die jeweils zugeordneten
Steuerkörper 13 gehalten wird. In der Mitte besitzt das Lagerstück 23 eine Bohrung
23a für das Hindurchführen der Führungsstange 11.
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Das Führungsstück 12 besitzt gemäß Figur 7 eine zentrale Bohrung 12c,
deren Achse in der Symmetrieebene der beiden dachförmig angeordneten Steuerflächen
12b liegt. Mittels dieser Bohrung wird das Führungsstück 12 an der zugehörigen Führungsstange
befestigt. Weiterhin besitzt das Führungsstück 12 eine Ausnehmung 12d, die zum Einsetzen
des Aufnahmestückes 21 nach Figur 8 dient. Die Ausnehmung 12d wird ebenso wie das
Aufnahmestück 21 von einer Zylinderfläche begrenzt.
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Gemäß Figur 8 besitzt das Aufnahmestück 21 eine Schwalbenschwanzführung
21a und eine Mittenbohrung 21b, durch die das Aufnahmestück 21 mit dem Führungsstück
12 und der Führungsstange 11 verschraubt werden kann.
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Von ganz wesentlicher Bedeutung ist hierbei die flächige Berührung
zwischen den Steuerflächen-12b und 13a (unter Zwischenschaltung des Lagerstücks
23), so daß diese Steuerflächen als ebene Flächen ausgebildet und damit hoch belastbar
sind.
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- L e e r s e i t e -