DE3642743C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Spindelpresse nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus der DE-OS 23 33 913 ist eine Spindelpresse eingangs genannter Art bekannt, bei der zwischen den beiden Schwungrädern für den Stößelvor- und -rücklauf eine als Kupplungsscheibe dienende Schwungscheibe angeordnet ist, die axial verschiebbar auf der Spindelverlängerung und kraftschlüssig mit dieser verbunden gelagert ist. Durch Druckmittelantriebe, deren Versorgungsleitungen in der Spindelverlängerung vorgesehen sind, ist die Kupplungsscheibe für den Spindelvorlauf oder den Spindelrücklauf wahlweise gegen einen Reibbelag der beiden benachbarten Antriebsräder drückbar. Nach dem Abkuppeln von dem Schwungrad, das die Rückdrehung der Spindel und damit den Rückhub des Stößels bewirkt, wird eine Bremseinrichtung, bestehend aus einer Bremsscheibe, wirksam, die die Spindeldrehung abbremst, bevor der Stößel gegen den Begrenzungsanschlag im Maschinenrahmen drückt. Die als Schwungscheibe ausgebildete Kupplungsscheibe muß dabei ebenfalls mit abgebremst werden, d. h. es ist eine besonders große Bremsscheibe auf der Spindelverlängerung vorgesehen, gegen die eine Bremseinrichtung drückt. Während des Abbremsvorganges ist die Kupplungsscheibe in eine solche neutrale Stellung verschoben, daß sie weder mit dem einem Schwungrad nocht mit dem anderen in Wirkverbindung steht.

Bei einer Spindelpresse dieser Art ist zur Abbremsung bei der Rückdrehung der Spindel in jedem Fall eine großvolumige Bremse vorzusehen, damit der rückgeführte Stößel nicht mit voller Rückhubkraft gegen einen Begrenzungsansatz im Gehäuse anschlägt, wodurch Schäden an den Kraftübertragungsflächen der Wendel der Spindel und denen des Stößels vermieden werden. Da die Kupplungsscheibe Bestandteil eines Ringzylinders ist und die Kolbenscheiben, die formschlüssig mit der Zylinderverlängerung verbunden sind, eine Einheit bilden, stellt diese Art der Kupplungsscheibe eine massive Schwungscheibe dar, deren während der Rückdrehung der Spindel gespeicherte Energie durch die Bremseinrichtung vernichtet werden muß, um die Spindel durch die auftretenden Kräfte nicht beim Anschlag an den Begrenzungsansatz im Maschinengehäuse zu überlasten.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, den Antrieb und die Kupplung so zu gestalten, daß eine Abbremsung der Rotation der Spindel während des Rückhubes des Stößels bzw. des Schlittens nach dem Abkuppeln vom zweiten Schwungrad unter Verwendung der gleichen Betätigungsmittel, welche beim Auskuppeln wirken, erfolgt, um die Spindel vor dem Anschlag an den Begrenzungsvorrichtungen zum Stillstand zu bringen. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung sollen die Kupplungseinrichtung für den Rückhub und die Bremseinrichtung eine Einheit bilden, wobei eine geringe Masse der Kupplungsscheibe angestrebt wird und eine zwangsweise Abbremsung möglich sein soll.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß nach der im Anspruch 1 angegebenen technischen Lehre gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sowie konstruktive Details sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Das Wesen der Erfindung besteht darin, die Kupplungsscheibe axial verschiebbar auf der Spindelachse selbst oder konzentrisch zu dieser angeordnet zu lagern und über einen Betätigungsmechanismus wahlweise in drei Funktionsstellungen zu bringen, wobei die ebenfalls konzentrisch jedoch ortsfest gelagerten Schwungräder funktional auf der einen Seite bzw. die Kupplungsscheibe beidseitig umfassend angeordnet sein können, die in der einen Funktionsstellung mit einem Bremsring bzw. einer Bremsbacke im Maschinenrahmen in Wirkverbindung bringbar ist. In der Mittenstellung der Kupplungsscheibe wird das erste Schwungrad für den Stößelantrieb angekuppelt, in der zweiten, z. B. der oberen, Stellung, nämlich nach erfolgter Abgabe der voreingestellten Umformkraft, das zweite Schwungrad zur Rückführung des Stößels, wobei dieses infolge der Schwungmasse beschleunigt die Spindel in entgegengesetzte Rotation versetzt und in einer dritten Funktionsstellung mit entsprechend vorgesehenen Reibflächen an der anderen Seite der Kupplungsscheibe gegen die ortsfesten Bremsbacken oder den Bremsring drückt. Es hat sich darüber hinaus gezeigt, daß die Schwungmasse zur Rückführung des Stößels, also zur Umkehr der Drehrichtung der Spindel, bei weitem nicht so groß sein muß wie die Schwungmasse des Schwungrades zur Speicherung und Abgabe des Umformdruckes beim Stößelvorlauf. Dadurch ist es möglich, ein relativ kleines Schwungrad für den Rückhub vorzusehen und dieses in das große Schwungrad zur Erzeugung der Vorschubkräfte praktisch zu integrieren, was zu einer sehr kompakten Bauweise auch bei Pressen mit großem Preßdruck führt. Entsprechende Angaben sind in den Ansprüchen 2, 3 und 5 enthalten.

Sowohl die Schwungräder als auch die Kupplungsscheibe können konzentrisch auf einer Verlängerung der Spindel angeordnet oder in einer fiktiven Verlängerung, d. h. konzentrisch zur Achse der Spindel in dem Maschinengehäuse unabhängig von der Spindel gelagert sein. Die kraftschlüssige Verbindung mit der Spindel wird über eine Nabe, die auf den Spindelkopf oder dessen Verlängerung aufsetzbar ist, in allen drei Funktionsstellungen hergestellt, damit die entsprechenden Kräfte, die Vortriebs- und Rückdrehkraft und die Bremskraft, voll auf die Spindel übertragen werden.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist im Anspruch 3 angegeben und ermöglicht eine noch kompaktere Bauweise. Gemäß der darin vorgesehenen Lösung ist oberhalb oder in direkter Verlängerung der Spindel und an ihr befestigt ein Hohlzylinder in Form eines dickwandigen Rohres vorgesehen, um den drehbar die beiden Schwungräder konzentrisch angeordnet sind. Er eröffnen sich hierdurch zwei konstruktive Lösungen für die Anordnung der Schwungräder. Nach der einen Lösung kann das eine relativ kleine Masse aufweisende Rücklaufschwungrad auf dem Hohlzylinder direkt drehbar gelagert sein und eine derart verlängerte Hülse aufweisen, daß auf diesem die Lager für das gegensinnig sich drehende erste Schwungrad aufgebracht werden können. Das Schwungrad ist hierüber drehbar sowohl gegenüber dem Hohlzylinder als auch gegenüber dem zweiten Schwungrad gelagert. Der Antrieb kann getrennt erfolgen, indem der Ringansatz so weit verlängert ist, daß auf ihn eine Keilriemenscheibe aufsetzbar ist, über die ein Keilriemen motorangetrieben verläuft, während das erste Schwungrad über einen getrennten Antrieb auf gleicher Basis von einem gesonderten Motor angetrieben wird. Beide Schwungräder können aber auch über ein zwischengefügtes an irgendeiner Stelle des Gehäuses festgelegtes Umlenkrad, das als Reibrad ausgebildet und zwischen zwei entsprechenden Reibflächen angeordnet ist, in einfacher Weise über einen einzigen Antrieb gegensinnig angetrieben werden, wobei es sich empfiehlt, einen Keilriemen oder einen anderen Riemenantrieb zum Antreiben eines der Schwungräder zu verwenden, um beim Abbremsen der Rotationsbewegung, beim Abgeben der erzeugten Preßkraft auf das Umformwerkstück über den Stößel oder beim Ankuppeln des zweiten Schwungrades zur Stößelrückführung die auf den Keilriemen wirkenden Kräfte auszugleichen. Die Abbremsung erfolgt dabei in Bruchteilen von Sekunden, ohne daß die Rotationsgeschwindigkeit des Schwungrades, das sich bei einer 400 t Presse mit ca. 250 Umdrehungen dreht, sich merklich ändert.

Bei der beschriebenen Ausführung ist es erforderlich, daß die Kupplungsscheibe über in Langlöcher des Hohlzylinders eingreifende Mitnehmeransätze verschoben werden kann, und daß eine Kupplung gewählt wird, die ein Auskuppeln und Ankuppeln des ersten Schwungrades und des zweiten Schwungrades ermöglicht. Es empfiehlt sich, hierfür eine Kupplung einzusetzen, bei der Kupplungsbacken oder ein schwimmender Reibring aus mehreren Bogensegmenten vorgesehen sind, die über Druckmittelkolben radial ausrückbar sind und deren äußerer Reibbelag in Wirkverbindung mit einer Mitnahmefläche des ersten Schwungrades bringbar ist. Die mechanische Verbindung zu den Kupplungselementen kann über ein Betätigungsgestänge, das sich mit der Spindel synchron dreht und im Hohlzylinder nach oben herausgeführt ist, durch aufgesetzte Druckmittelzylinder mit Kolben betätigt werden. Es ist aber auch möglich, entsprechend Ansprüchen 2 und 3 den Druckmittelzylinder im Hohlzylinder selbst anzuordnen und diesen entweder mit der Kupplungsscheibe synchron zu verschieben oder ortsfest im Hohlzylinder zu lagern. Im letzteren Fall müssen die Druckmittelkolben und Verbindungsgestänge zu den Kupplungselementen über mindestens ein Gelenk miteinander verbunden sein, um beim Verschieben der Kupplungsscheibe den damit auf das Radialgestänge ausgeübten Neigungswinkel auszugleichen.

Die Kupplungsscheibe ist dabei entweder über ein nach außen geführtes, an Druckmittelkolben angeschlossenes Gestänge verschiebbar oder durch einen zentrisch oder konzentrisch angeordneten Druckmittelkolben, der direkt wirkt. Die so gebildete kompakte Einheit kann, wenn die Kupplungsscheibe eine Kupplungsnabe aufweist, auf einen Kopf der Spindel aufgesetzt werden oder aber, wie bereits ausgeführt, fest mit dieser verbunden sein. Der Hohlzylinder wird in jedem Fall synchron mit der Spindel bewegt, d. h. bei Abgabe der eingestellten Preßkraft gelangt die Kupplungsscheibe mit der Spindel im vom Vortriebsrad ausgekuppelten Zustand zum Stillstand und wird durch Ankuppeln an das zweite Schwungrad, zweckmäßigerweise über Reibflächen, die planparallel schräg verlaufen können, in eine umgekehrte Rotationsbewegung beschleunigt. Zum Abbremsen wird die Kupplungsscheibe in entgegengesezte Richtung über die Mittenstellung hinaus verschoben, so weit, daß die an der Kupplungsscheibe in Schubrichtung angebrachten Bremsbeläge in Wirkverbindung mit den Bremsbelägen der Bremsbacken oder des Bremsringes gelangen, so daß über die dadurch erzeugte Reibung während der Abbremsung die in der Spindel und der Kupplungsscheibe gespeicherte vorher von dem zweiten Schwungrad abgegebene Energie in Wärme umgesetzt wird.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht nach den Ansprüchen 2, 4 ff. darin, daß die Kupplungsscheibe in sich zweigeteilt ist und aus einer verschiebbar auf der Spindel gelagerten, mit dieser formschlüssig in Wirkverbindung stehenden Kupplungsnabe und einem diese wiederum umgebenden scheibenförmigen Kupplungsring besteht, der über eine Zahn- und Keilwellenverbindung mit der Kupplungsnabe formschlüssig in Wirkverbindung steht, wobei lediglich die Kupplungsnabe gegenüber dem Kupplungsring und der Spindel um den bestimmten Hub zur Erzielung der nunmehr verbleibenden zwei Funktionsstellungen für die Kupplungsnabe verschiebbar ist, während der Kupplungsring stets in der Lage verbleibt, die erforderlich ist, um eine Ankupplung an das erste Schwungrad zu ermöglichen. Die Kupplungsnabe hingegen kann nunmehr mit der einen Seite über eine Reibfläche oder eine andere Kupplungseinrichtung in Wirkverbindung mit dem zweiten Schwungrad gebracht werden und in der entgegengesetzten Richtung mit einem Bremsbelag gegen den Bremsring oder die Bremsbacken gepreßt werden. Diese Ausbildung weist den großen Vorteil auf, daß es hierdurch möglich ist, Kupplungseinrichtungen mit Doppelbackensystem zur Ankupplung des ersten Schwungrades zu verwenden, die einen erhöhten Preßdruck auf die Kupplungsscheibe gestatten, so daß die Reibfläche klein ausgebildet und damit auch der Radius der Kupplungsscheibe klein sein kann. Der Kupplungsring reicht dabei zwischen die beiden Kupplungsbacken einer oder mehrerer Kupplungseinrichtungen, die über einen Druckmittelkolben in bekannter Weise betätigt werden, ohne daß die Kupplungsscheibe selbst zum Ankuppeln gegen eine Reibfläche gedrückt werden muß. Diese Bauform weist zugleich auch einen Vorteil gegenüber den Ausführungsformen mit geschlossener Kupplungsscheibe auf, da nunmehr auch das erste Schwungrad praktisch um die Kupplungsscheibe herummontiert werden kann. Lediglich in dem Bereich, in dem sich die Nabe dreht, muß die Konstruktion den Zugriff auf einen Bremsring gestatten. Das zweite Schwungrad, das nur eine kleine Schwungmasse (Schwungmoment) aufweisen muß und damit relativ klein ausgebildet sein kann, kann von dem großen ersten Schwungrad völlig überdeckt werden.

Die Erfindung läßt aber auch eine Lösung zu, bei der das eine Schwungrad um einen konzentrisch angeordneten Bremsring herum auf dem Pressenrahmen drehbar gelagert ist (Anspruch 5) und entweder unterhalb oder oberhalb der Kupplungsscheibe angeordnet ist, während das andere Schwungrad konzentrisch zur Spindelmittenachse drehbar auf der anderen Seite der Kupplungsscheibe angeordnet ist. Bei dieser Ausführung kann die Kupplungsscheibe entweder mit dem Rückhubschwungrad oder mit dem Vorschubschwungrad in Mittenstellung in Wirkverbindung gebracht werden, während in einer anderen Funktionsstellung stets die Bremsfunktionsstellung eingenommen wird und in der weiteren eine Ankupplung bei entsprechender konstruktiver Ausbildung an das verbleibende zweite Schwungrad möglich ist. Auch bei dieser Ausführung sind die drei Funktionsstellungen der Kupplungsscheibe schaltbar.

Die Ansprüche 2, 7 und 9 geben vorteilhafte Antriebssysteme für die beiden Schwungräder an, die entweder über einen einzigen Motor oder getrennt antreibbar sind, wobei der Vorzug einem Antrieb mit einem einzigen Motor zu geben ist, um Kosten zu sparen und um den Antriebsmechanismus so klein wie möglich ausbilden zu können.

Anstelle der Doppelbackenkupplung können selbstverständlich auch Lamellenkupplungen nach Anspruch 7 eingesetzt werden, die zu einer weiteren Reduzierung des Bauvolumens führen, wobei gleichzeitig die erforderliche Kupplungskraft zwischen der Kupplungsscheibe bzw. der Kupplungsnabe und dem Antriebsschwungrad gegeben ist.

Der axiale Antrieb der Kupplungsscheibe zum Verstellen derselben um einen bestimmten Hub in axialer Richtung zur Einnahme der drei Funktionsstellungen kann auf mannigfaltige Weise erfolgen. Bei der Ausführungsform nach Anspruch 9, bei der eine Kupplungsnabe verwendet wird, ist es angebracht, über eine einzige Zugdruckstange die Verbindung mit einem Kolben eines Druckmittelzylinders herzustellen, der gegen die Kraft einer Druckfeder verschiebbar ist, wobei die Funktionsstellung, in der die Kupplungsscheibe an das zweite Schwungrad angekuppelt wird, ausschließlich nur bei Betätigung des Kolbens durch den Druckmitteldruck erfolgt. Bleibt der Druck aus, so bewegt sich die Druckzugstange automatisch durch den Federdruck in die entgegengesetzte Richtung und nimmt damit die Kupplungsscheibe gleichsam mit, so daß der Bremsbelag in Wirkverbindung mit dem Bremsring gelangt. Zur Erhöhung der Bremskraft kann darüber hinaus eine Umlenkung des Druckmitteldruckes in entgegengesetzter Richtung auf den Kolben erfolgen. Auch ist eine gesonderte Steuerung desselben möglich.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 eine Spindelpresse mit im Teilschnitt dargestelltem Vorschub- und Rücklaufantriebsstößel mit einem Hohlzylinder in Verlängerung der Spindel,

Fig. 2 eine Spindel mit einer Kupplungsnabe und einem Kupplungsring,

Fig. 3 eine Anordnung, bei der das erste Schwungrad oberhalb und das zweite Schwungrad funktional unterhalb einer Kupplungsnabe nach der Erfindung angeordnet ist, mit einem hydraulischen Antrieb zum Einstellen der drei Funktionsstellungen der Kupplungsnabe,

Fig. 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel mit einer Kupplungsnabe und einem Kupplungsring, bei der der Hub der Kupplungsnabe so bemessen ist, und die Keilverzahnung des Kupplungsringes so ausgebildet ist, daß sowohl in der einen als auch in der anderen Funktionsstellung außerhalb der Mittenstellung die Verzahnungen außer Eingriff gelangen,

Fig. 5 eine Lamellenkupplungsanordnung zum Ankuppeln des ersten Schwungrades,

Fig. 6 eine Variante des in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiels, bei der bei Austritt der Verzahnung der Keilwellenverbindung zwischen dem Kupplungsring und der Kupplungsnabe die Verzahnung auf einen Zylinder der Kupplungsnabe geführt ist,

Fig. 7 eine Anordnung, bei der nur die erste Schwungscheibe angetrieben wird und die zweite über eine Umlenkrolle, die als Reibrolle ausgebildet ist, in Rotation versetzt wird,

Fig. 8 einen Riemenantrieb, bei dem das eine Schwungrad von einem Motor und das zweite Schwungrad über eine Umlenkrolle und einen von dieser angetriebenen zweiten Riemen angetrieben wird, und

Fig. 9 eine Schnittzeichnung durch eine solche Umlenkrolle mit integriertem Freilauf.

In dem Ausführungsbeispiel in Fig. 1 wird von einem bekannten Spindelpressenprinzip ausgegangen, bei dem die Rotationsbewegung einer Spindel 1 in eine Hubbewegung des Stößels, hier ein Schlitten 2, über ein Gewinde 3, bewirkt wird. Die Spindel ist zu diesem Zweck über ein Lager 4 in dem Gehäuserahmen 5 drehbar gelagert. Der Schlitten 2 hingegen ist in Längsnuten oder in Längsführungen geführt.

In Verlängerung der Spindel 1 ist ein Hohlzylinder 6 in Form eines dickwandigen Rohres vorgesehen, auf dem über Wellen- oder Rollenlager 7 ein zweites Schwungrad 8 drehbar gelagert ist. Gegenüber diesem zweiten Schwungrad 8 ist ein erstes Schwungrad 9, das Vorwärtsschwungrad, relativ drehbar gelagert. Zu diesem Zweck weist das zweite Schwungrad 8 einen hülsenförmigen verlängerten Ansatz 10 auf, auf den die Rollenlager 11 des ersten Schwungrades aufgezogen sind. Die Art und Weise der Lagerausbildung sowie die Anbringung weiterer Stützlager und entsprechender Lagerungsaufnahmen sind zur Vereinfachung der Zeichnung nicht weiter dargestellt, da diese Bauteile auch nicht erfindungsrelevant sind. Das erste Schwungrad 9 wird von einem Motor 12 über eine Riemenscheibe 13 und Keilriemen 14 angetrieben, und zwar in Rechtsdrehung entsprechend der Drehbewegung der Spindel, die benötigt wird, um bei dargestellter Neigung des Gewindes der Spindel den Schlitten 2 nach unten zu bewegen, also in Vorschubrichtung. Das zweite Schwungrad 8 wird in entgegengesetzter Drehrichtung angetrieben, und zwar in diesem Ausführungsbeispiel mittels eines gesonderten Motors 15, auf dessen Motorwelle ebenfalls eine Riemenscheibe 16 angebracht ist, über die die Keilriemen 17 geführt sind. Die Motoren sind an dem Rahmen des Oberteils der Maschine befestigt. Die Befestigung und der Rahmen sind nicht näher dargestellt.

Nach der Lehre der Erfindung ist nun eine zur Spindel 1 konzentrisch angeordnete, axial verschiebbar gelagerte Kupplungsscheibe 18 vorgesehen, die durch Langlöcher in dem Hohlzylinder 6 eingreifende Ansätze 19 aufweist, mit denen der Antrieb zur axialen Verschiebung der Kupplungsscheibe 18 in die drei Funktionsstellungen verbunden ist. Der Antrieb besteht aus den Zugdruckstangen 20, die zum einen an die Mitnahmeansätze 19 angelenkt oder angeschlossen sind und zum anderen an ein rohrförmiges Kolbengebilde 21 einer Kopfstation 22, die konzentrisch auf den Hohlzylinder 6 aufgesetzt und drehbar auf diesem gelagert ist, selbst aber ortsfest im Rahmen befestigt ist. Dadurch ist es möglich, daß der Hohlzylinder 6 in der Kopfstation 22 sich drehen kann und unabhängig davon über die Zuleitungen 24 und 25 mit dem notwendigen Druckmittel beaufschlagbar ist. Zentrisch im Hohlzylinder 6 ist ein weiterer Druckmittelzylinder 26 vorgesehen, der so angeordnet ist, daß bei Mittenstellung der Kupplungsscheibe 18 das Betätigungsgestänge 27 für die Kupplungseinrichtung 28 der radial wirkenden Kupplung in etwa waagerecht verläuft, so daß keine besonderen Lagerungsmittel für das Gestänge innerhalb der Kupplungsscheibe erforderlich sind. Die dargestellte Stellung der Kupplungsscheibe 18 entspricht der Funktionsstellung, in der die Kupplungsscheibe 18 an das zweite Schwungrad 8 angekuppelt ist. Die Kupplung erfolgt über die Reibfläche 29, die schräg verläuft und planparallel zur Auflage mit einer entsprechenden Mitnahmefläche 30 des zweiten Schwungrades 8 gelangt. Wird nun in der Kopfstation 22 über die Zuleitung 25 ein Druckmittel eingegeben, so wird der rohrförmige Kolben 21 nach unten gedrückt, wodurch die Kraft über die angelenkten Gestänge 20 auf die Kupplungsscheibe 18 übertragen wird, so daß diese sich nach unten bewegt. Dieser Vorgang wird so gesteuert, daß beim Abkuppeln in der dargestellten Ausführung sofort die Bremsbacken 31, die an der unteren Seite der Kupplungsscheibe 18 angeordnet sind, zur Auflage auf einen Bremsring 32 des Maschinenrahmens gelangen. Eine Abbremsung der Spindeldrehbewegung erfolgt unmittelbar. Wird danach die Kupplungsscheibe 18 wieder in die Mittenstellung zurückgedrückt, z. B. durch eine nicht dargestellte, auf den Druckmittelkolben wirkende Feder, so wird durch Einleiten eines Druckmittels über die Zuleitung 24 in den Druckmittelzylinder 26 die Kupplung 28 in der Kupplungsscheibe 18 betätigt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich um Backenkupplungen, die radial ausrückbar sind. Der äußere Belag der Kupplungsbacken 28 drückt dabei gegen die Innenfläche 33 des ersten haubenförmigen Schwungrades 9, das sowohl das zweite Schwungrad 8 als auch die Kupplungsscheibe 18 übergreift. Es ist ersichtlich, daß so in einfacher Weise eine Ankupplung der Kupplungsscheibe 18 an die Spindel möglicht ist. Die Rotationsbewegung wird über die in den Langlöchern geführten Ansätze 19 auf den Hohlzylinder 6 und damit auf die Spindel 1 übertragen. Dies gilt auch im Fall der Ankupplung an das zweite entgegengesetzt sich drehende Schwungrad 8 und im Fall der Funktionsstellung "Bremsen". Selbstverständlich muß das Kupplungsgestänge 27 in vertikal verlaufenden Langlöchern geführt sein, um eine Auslenkung des Kupplungsgestänges beim Verschieben der Kupplungsscheibe 18 gegenüber der starren Anordnung des Druckkolbens zu ermöglichen. Ist der Druckzylinder hingegen mit den Ansätzen 19 direkt verbunden, so braucht dies nicht zu erfolgen, da dann automatisch der Druckmittelzylinder in gleichem Maße verschoben wird wie die Kupplungsscheibe 18. In diesem Fall muß der Zuführkopf für das Druckmittel 24 entsprechend ausgebildet sein und auch dann wirken, wenn ein längerer Hub des Zuführungsrohres gegeben ist.

Eine andere Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 2 dargestellt, wobei die erfindungswesentlichen Teile im Teilschnitt abgebildet sind. Auf den Spindelkopf der Spindel 1 ist in diesem Ausführungsbeispiel eine gegenüber einer Zugdruckstange 34 drehbar gelagerte Kupplungsnabe 35 über Drehrollenlager 36 aufgesetzt. Für die form- und kraftschlüssige Verbindung zwischen der Kupplungsnabe 35 und der Spindel 1 sind Zahnkeilverbindungen 37 vorgesehen, die so ausgebildet sind, daß die Nabe um einen bestimmten Hub axial auf dem Spindelkopf verschiebbar ist. Die Zugdruckstange 36 ist über eine Schraubverbindung 38 mit der Kupplungsnabe 35 und mit dem Kolben eines nicht dargestellten Druckmittelzylinders verbunden. Sie kann von dem Druckkolben in drei verschiedene Positionen gesteuert gerückt werden.

Die Kupplungsnabe 35 weist auf ihrem Umfang einen Zahnkranz 39 auf, in den in Form einer Keilzahnverbindung die Verzahnung eines Kupplungsringes 40 eingreift. Die Rotationsbewegung der Kupplungsnabe bzw. des Kupplungsringes wird über diese Keilwellenverbindung übertragen. Gleichzeitig wird es aber auch möglich, den Kupplungsring 40 in einer Lagerposition zu fixieren und gegenüber dieser die Kupplungsnabe 35 relativ um einen definierten Hub zu verschieben. Der Kupplungsring 40 kann mithin in einer Kupplungseinrichtung 41 lagemäßig fixiert werden. Die Kupplungseinrichtung 41 ist ihrerseits in einem ersten Schwungrad 9 befestigt, das den Kupplungsring 40 umschließt, und weist einen unteren Reibbelag 42 und einen oberen Reibbelag 43 auf. Durch Betätigung des Kolbens 44 werden beide Kupplungsbeläge gegen die Mitnahmeflächen des Kupplungsringes 40 gepreßt und durch eine eingesetzte Feder voneinander abgedrückt. Der daneben gezeichnete Führungskolben kann aber auch den Druckkolben bilden. In diesem Fall ist die mit dem Bezugszeichen 44 bezeichnete Einrichtung als Rückzugsfeder anzusehen.

In dem Ausführungsbeispiel ist das erste Schwungrad 9 über ein Lager 45 drehbar auf dem zweiten Schwungrad 8 gelagert und wird durch ein Stützlager 46 im unteren Bereich gegenüber dem Maschinenrahmen 5 abgestützt. Die Rotationsbewegung des Schwungrades 9 wird über eine Innenkranzverzahnung und ein zwischengefügtes Planetengetriebe auf die Außenverzahnung am Schwungrad 8 auf dasselbe übertragen. Das Planetengetriebe selbst ist nicht näher dargestellt, da es als bekannt vorausgesetzt wird. Das zweite Schwungrad 8 ist direkt auf einer Trägersäule 48 des Rahmens 5 drehbar gelagert und das Planetengetriebe an einem Haltearm 49 befestigt.

An der unteren Seite weist das zweite Schwungrad 8 einen Reibbelag 50 auf, der gegen eine kongruente Reibfläche der Kupplungsnabe 35 greift, sobald die Kupplungsnabe 35 verschoben wird. Wird die Kupplungsnabe 35 nach unten verschoben, so drückt eine auf der anderen Seite der Nabe angebrachte zweite Reibfläche auf einen Bremsring 32, der fest im Maschinenrahmen montiert ist. Im nachfolgenden wird die Funktion der Spindelpresse erläutert. Die Funktion ist praktisch auf alle anderen Ausführungsbeispiele übertragbar.

Vorlauf

Dieser ist nur in der Mittenstellung der Kupplungsnabe 35 möglich. Der Kolben 44 wird mit einem Druckmittel, z. B. Drucköl, im Fall des Einsatzes eines hydraulischen Kolbens beaufschlagt, wodurch die Reibbeläge 43 und 42 gegen den Kupplungsring 40 gepreßt werden. Der Kraftfluß zwischen dem Schwungrad 9 und der Spindel 1 ist hergestellt. Der Schlitten 2 läuft nach unten und trifft auf das auf dem Pressentisch angeordnete Werkzeug bzw. Werkstück (nicht dargestellt). Die Preßkraft steigt bis zum vorbestimmten Wert an. Sobald die voreingestellte Preßkraft erreicht ist, wird der Kolben 44 und damit die Kupplung 41 entlastet und somit die Spindel 1 vom Schwungrad 9 getrennt.

Rücklauf

Eine Umsteuerung der Kupplungsnabe 35 über die Zugdruckstange 34 setzt gleichzeitig mit der Entlastung der Kupplung 41 ein und bewirkt, daß die Kupplungsnabe 35 nach oben verschoben wird und dadurch der Reibbelag an der Nabe 35 in Wirkverbindung mit der Reibfläche des Reibbelages 50 des zweiten Schwungrades, das sich gegensinnig dreht, kommt. Eine Verbindung zwischen dem Schwungrad 8 und der Spindel 1 ist für den Rückhub des Schlittens 2 bzw. Stößels hergestellt.

Bremsen

Bevor der Stößel bzw. der Schlitten 2 seinen Endanschlag erreicht, sorgt eine nicht dargestellte Steuereinrichtung dafür, daß das Druckmittel zur Betätigung der Druckzugstange 34 abgeschaltet wird und die Kupplungsnabe 35 in entgegengesetzter Richtung so weit verschoben wird, bis die untenliegende Reibfläche der Kupplungsnabe 35 zur Auflage auf der Reibfläche des Reibbelages des Bremsringes 32 gelangt. Bedingt durch die sich fortwährend drehenden Schwungscheiben ist auch eine hohe Anfangsbeschleunigung des Rücklaufes gegeben. Die Bremsung setzt nach einem vorbestimmten Wegabschnitt vor dem oberen Haltepunkt des Schlittens 2 ein und wirkt bei entsprechend großflächiger Ausbildung des Bremsbelages und der aufeinander zur Auflage gelangenden Flächen spontan. Damit werden die Drehbewegung der Spindel und der Rückhub des Schlittens 2 abgebremst und schließlich zum Stillstand gebracht. Das Schwungrad 8 für den Rücklauf kann so weit verkleinert werden, daß es nur noch aus den unentbehrlichen Kraftübertragungsteilen, wie Zahngetriebe, Lager usw., besteht, und ist zweckmäßigerweise an das erste Schwungrad über Umlenkantriebe angekuppelt. Die Energie wird dann hauptsächlich aus dem ersten Schwungrad 9 entnommen. Wird das Schwungrad 8 hingegen direkt von einem Elektromotor oder einem Antriebsaggregat angetrieben, so soll die im Schwungrad 8 gespeicherte Energie so groß bemessen sein, daß nach Beendigung der Stößel- bzw. Schlittenrückführung die Drehzahl maximal nur um 15% abgefallen ist. Beim Bremsen wirken in der Steuereinrichtung, wie aus Fig. 3 ersichtlich, sowohl das Druckmittel, in diesem Fall Drucköl, als auch eine Druckfeder auf die Zugdruckstange 34 ein. Die Krafteinwirkung allein durch die Druckfeder über die Zugdruckstange 34 auf die kombinierte Kupplung aus der Kupplungsnabe 35 und dem Kupplungsring 40 soll dabei so bemessen sein, daß sie ausreicht, um den Schlitten 2 in einer beliebigen Position festzuhalten, so daß bei Ausfall des Druckmittels der Schlitten nicht abwärts läuft. Dies ist sichergestellt, wenn die Druckkraft der Feder so groß ist, daß die Nabe 35 mit ihrer Bremsfläche gegen den Bremsbelag des Bremsringes 32 drückt.

Ein Beispiel für eine solche Steuerung der Zugdruckstange 34 ist in Fig. 3 dargestellt. Der Druckzylinder 51 ist am Maschinenrahmen 5 befestigt. Über eine symbolisch eingezeichnete Zuleitung wird das Druckmittel eingepreßt. Der Kolben 52 steht direkt in Wirkverbindung mit der Zugdruckstange 34 und wird gegen die Kraft einer Schraubenfeder 53, die in einem Langloch in dem Rahmen gelagert ist, verschoben. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Kupplungsnabe 35 in die untere Position verschoben, d. h. in diesem Ausführungsbeispiel kommt die Reibfläche 50 der Kupplungsnabe 35 in Eingriff mit der Reibfläche eines unterhalb der Kupplungsnabe angeordneten drehbar gelagerten zweiten Schwungrades 8. Das unterhalb der Kupplungsnabe und damit der Kupplungsscheibe angeordnete Schwungrad 8 ist über Rollenlager 55 drehbar auf der Spindel 1 angeordnet. Über das Stützlager 56 ist mit ihm das erste Schwungrad 9 verbunden, das am oberen zylinderförmigen Rahmenteil 5 mittels weiterer Lager 57 gelagert ist. Die Rotationsbewegung des zweiten Schwungrades 8 wird auf die Nabe 35 übertragen und beschleunigt bereits in der Anfangsphase den Rückhub des nicht dargestellten Schlittens 2. Wegabhängig erfolgt eine Umsteuerung über den Druckzylinder 51 entweder durch Druckmittel unterstützt oder von der Feder allein, wie im vorherigen Absatz beschrieben.

Abweichend von den Beispielen in den Fig. 2 und 3 ist in Fig. 4 eine Ausführung dargestellt, bei der die Keilwellenverbindung zwischen der Kupplungsnabe 35 und dem Kupplungsring 40 aufhebbar ist, wenn die Kupplungsnabe 35 in die obere oder untere Position und damit in die beiden übrigen Funktionsstellungen gebracht wird. In der Mittenstellung, wie dargestellt, kommen die beiden Zahnkränze, nämlich der äußere Zahnkranz der Kupplungsnabe 35 mit dem inneren Zahnkranz des Kupplungsringes 40 in Eingriff. Diese Ausführung hat den Vorteil, daß während der entgegengesetzten Drehbewegung der Spindel zur Rückführung des Stößels 2, der nicht dargestellt ist, die Masse des Kupplungsringes 4 nicht mehr mitbewegt werden muß. Stützrollenlager 72 und 73, von denen das Lager 72 unterfedert sein sollte, sorgen dafür, daß die Kupplungsscheibe 40 nicht schleifend in dem ersten Schwungrad 9 gelagert ist.

Eine andere alternative Ausführung einer Kupplung ist in Fig. 5 dargestellt. In dem Schwungrad 9 ist eine kolbenbetätigte Lamellenkupplung 58 eingesetzt, die den Vorteil hat, daß der Kupplungsring nur einen kleinen Radius aufweisen muß und dennoch über die einzelnen Lamellen 59 eine ausreichende Kupplungskraft erzeugt wird, um die gespeicherte Energie im Schwungrad 9 auf die Kupplungsnabe 35 zu übertragen. Derartige Kupplungsanordnungen sind bekannt. Für die Übertragung der Kraft des Schwungrades 9 auf die Kupplungsnabe 35 sind zwei Kupplungsringe 60 und 61 mit Innenverzahnung vorgesehen, die in eine entsprechende Außenkranzverzahnung der Keilwellenverbindung auf der Kupplungsnabe eingreifen.

Das weitere Ausführungsbeispiel in Fig. 6 unterscheidet sich von dem in Fig. 4 lediglich dadurch, daß in ausgerücktem Zustand der Verzahnung des Kupplungsringes 40 aus der Verzahnung 62 der Kupplungsnabe 35 die Innenverzahnung auf der freiliegenden Mantelfläche des Zylinderteils der Nabe 35 geführt ist. Im übrigen ist der Aufbau identisch mit dem in der vorhergehenden Figur.

In dem Ausführungsbeispiel in Fig. 7 ist eine an sich bekannte Variante des Antriebes der Schwungräder gemäß dem Beispiel in Fig. 2 dargestellt. Während in Fig. 2 der Antrieb des zweiten Schwungrades, das für den Rücktransport erforderlich ist, über ein Planetengetriebe erfolgt, ist in Fig. 7 lediglich ein Umlenkreibrad 63 vorgesehen, das kegelförmig ausgebildet ist und an den Reibflächen des Schwungrades 9 und an einer solchen am Schwungrad 8 zur Auflage kommt. Das Reibrad ist in dem Maschinenrahmen gelagert und wird durch eine Druckfeder 64, die unter die Achse drückt, mit ihren kegelförmigen Reibflächen gegen die entsprechenden Mitnahmeflächen gedrückt. Über dieses als Umlenkrad anzusehende Reibrad wird die Rotationsbewegung des einen Schwungrades auf das andere in entgegengesetzter Richtung übertragen. Die Funktion der Schwungräder und ihrer Ankopplung an die Spindel erfolgt in gleicher Weise wie in den übrigen vorher beschriebenen Ausführungsbeispielen.

In den Fig. 8 und 9 ist ein weiteres Beispiel eines Rotationsantriebes mittels eines einzigen Motors dargestellt, an dessen Welle eine Antriebsscheibe 65 befestigt ist. Um die Antriebsscheibe ist ein Keilriemen oder auch ein anderer Riemen 66 gelegt, der über den äußeren Umfang des Schwungrades 9, das das erste Schwungrad bildet, geführt ist. Zugleich ist der Riemen 66 um eine Umlenkrolle 67 geführt, und zwar in der Weise, daß diese in entgegengesetzter Richtung angetrieben wird. In Fig. 9 ist gemäß der Schnittlinie A-A in Fig. 8 die Umlenkrolle im Schnitt dargestellt. Um sie herum ist in diesem Ausführungsbeispiel ein Riemen 66 gelegt, und zwar entsprechend der Führung in Fig. 8. Eine ebenfalls fest auf der Welle 68 aufgebrachte zweite Riemenscheibe 69 dient zum Antrieb des Riemens 70, der um das zweite Schwungrad 8 gelegt ist. Ein Freilauf 71 in der Umlenkrolle 67 sorgt für einen Freilauf im Fall eines abrupten Abbremsens bei hoher Belastung des Antriebsschwungrades. Beim Umformvorgang wird schlagartig Energie aus dem ersten Schwungrad 9 entnommen, wodurch eine große Verzögerung gegeben ist, die vom Antriebsriemen auf das Umlenkrad übertragen wird. Dies würde zu einer hohen Belastung des Antriebsriemens 66, aber auch des zweiten Antriebsriemens 70 führen. Der Freilauf gleicht dies aus und bewirkt, daß das Schwungrad 8 zeitweise vorausläuft.

Claims (9)

1. Spindelpresse mit einem in der gleichen Drehrichtung, d. h. der Drehrichtung der Spindel während des Stößelvorlaufs, ununterbrochen umlaufenden, konzentrisch zur Spindel (1) angeordneten ortsfest gelagerten ersten Schwungrad (9) und einem ununterbrochen in entgegengesetzter Drehrichtung umlaufenden zweiten, ebenfalls ortsfest gelagerten Schwungrad (8) für den Stößelrücklauf, an welche Schwungräder (8, 9) eine auf der Spindelverlängerung axial verschiebbare Kupplungsscheibe (18, 40) abwechselnd ankuppelbar ist, wobei das Abkuppeln der Kupplungsscheibe (18, 40) vom zweiten Schwungrad (8) durch Axialverschiebung der Kupplungsscheibe (18, 40) geschieht, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungsscheibe (18, 40) bzw. die Kupplungsscheibennabe (35) nach dem Abkuppeln von dem zweiten Schwungrad (8) durch eine weitere axiale Verschiebebewegung in derselben Richtung in Wirkverbindung mit einer Bremseinrichtung (32) bringbar ist und daß die Kupplungsscheibe (18, 40) in einer axialen Mittenstellung an das erste Schwungrad (9) ankuppelbar ist.

2. Spindelpresse nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eigene entgegengesetzte Antriebe (12, 15) oder einen Antrieb (65) und einen zwischengeschalteten Umkehrantrieb (47, 63, 67) für die Schwungräder (8, 9), ein Gestänge (21, 34) für die genannte axiale Verschiebebewegung, angreifend an der Kupplungsscheibe (18, 35 und 40) bzw. an der Kupplungsscheibennabe (35), die mittels formschlüssiger Verbindungselemente, wie eine Schieberverzahnung (37), Zahn- oder Keilwellenverbindung, auf dem Ende der Spindel sitzt, axiale oder konische Kupplungsreibflächen (29, 30; 50) zwischen der Kupplungsscheibe (18) bzw. deren Nabe (35) und dem Rücklaufschwungrad (8) einerseits und - auf der Gegenseite der Kupplungsscheibe (18) bzw. der Kupplungsscheibennabe (35) - einen ortsfesten Bremsring (32) andererseits, radial ausfahrbare Kupplungsbacken (28) in der Kupplungsscheibe (18) zum Ankuppeln derselben an das Vorwärtsschwungrad (9) oder druckmittelbetätigte Scheibenkupplungselemente (41) in dem Vorwärtsschwungrad (9) zum zangenartigen Einschließen der Kupplungsscheibe (40), die in diesem Fall axial beweglich aber drehfest an der Kupplungsscheibennabe (35) angeordnet ist.

3. Spindelpresse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spindel (1) nach oben zu mit einem dickwandigen Hohlzylinder (6) drehfest verbunden ist, in dem das Gestänge zur Axialbewegung der Kupplungsscheibe (18) und ein Druckzylinder (26) zum Betätigen der Radialkupplung (28) über ein Radialgestänge (27) untergebracht sind, daß das Rücklaufschwungrad (8) ein gegenüber dem Vorwärtsschwungrad (9) geringeres Schwungmoment und einen hülsen­ förmigen verlängerten Ansatz (10) aufweist, auf dem das Vorwärtsschwungrad (9) drehbar gelagert ist, das einen über das Rücklaufschwungrad (8) übergreifenden Ringansatz mit einer innenliegenden Kupplungsreibfläche (33) aufweist, und daß auf dem Hohlzylinder (6) drehbar gelagert eine Kopfstation (22) mit Antriebselementen für das Gestänge (21) und Zuführleitungen für das Druckmittel für den Druckzylinder (26) oder über Schleifer kontaktierte elektrische Leitungen zum Ansteuern eines Elektromotors des Druckmittelantriebs für das Radialgestänge (27) vorgesehen sind.

4. Spindelpresse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mitnahmeverzahnung (62) der Kupplungsscheibennabe (35) in ihrer Ankuppelstellung an das Rücklaufschwungrad (8) und in ihrer Bremsstellung außer Eingriff mit der Verzahnung der Kupplungsscheibe (40) steht und daß die einzelnen Zähne der ineinanderschiebbaren Zahnkränze beider Kupplungsteile angeschrägte Zahnflanken aufweisen.

5. Spindelpresse nach Anspruch 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Rücklaufschwungrad (8) oberhalb der Kupplungsscheibe (40) und der Bremsring (32) unterhalb derselben angeordnet sind, und daß das Vorwärtsschwungrad (9) entweder drehbar um den Bremsring (32) herum auf dem Pressenrahmen oder oberhalb der Kupplungsscheibe (40), das Rücklaufschwungrad (8) übergreifend, angeordnet ist.

6. Spindelpresse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gestänge (34) zum Verschieben der Kupplungsscheibe (40) bzw. der Nabe (35) mit einem Kolben (52) eines Druckmittelantriebs verbunden ist, der gegen die Kraft einer Druckfeder (53) verschiebbar ist, die so ausgelegt ist, daß bei Ausbleiben des Druckes durch das Druckmittel die Druckstange (34) so verschoben wird, daß der Bremsreibbelag gegen den Bremsring (32) drückt.

7. Spindelpresse nach einem der Ansprüche 1, 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorwärtsschwungrad (9) über eine in dieses eingesetzte Lamellenkupplung (58) an die Nabe (35) ankuppelbar ist, in deren Verzahnung die Zähne der Lamellenkupplungsringe eingreifen.

8. Spindelpresse nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur axialen Führung der Kupplungsscheibe (40) in dem die Reibgegenflächen (42) des Kupplungselementes (41) aufweisenden Teil des Vorwärtsschwungrades (9) ein von einer Feder gegen eine Gleitfläche der Kupplungsscheibe (40) drückendes Rollenlager (72) vorgesehen ist.

9. Spindelpresse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Umkehrantrieb aus einem zwischen die Schwungräder (8 und 9) gefügten Reibrad (63) besteht, das bei konischer Ausbildung in einem Maschinenrahmenteil (5) drehbar gelagert ist und von einer untergreifenden Feder (64) gegen konisch verlaufende Mitnahmeflächen der Schwungräder (8 und 9) gedrückt wird, oder aus einem Riemenantrieb mit einem zwischengefügten Umlenkgetriebe aus einer Umlenkrolle (67) mit Freilauf besteht, die eine Antriebsrolle für den Antriebsriemen des Rücklaufschwungrades antreibt.