DE4001993A1 - Presse mit praezise gefuehrtem werkzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Presse mit prä­ zise geführtem Werkzeug, insbesondere hy­ draulische Presse, mit einem in dem Pressen­ gestell untergebrachten Antrieb, der den Stö­ ßel bewegt sowie mit Pressengestell und Stö­ ßel in Verbindung stehende Führungen.

In der Fertigungstechnik werden unter Pres­ sen Werkzeugmaschinen verstanden, bei denen über einen meist geradlinig und antriebsab­ hängig bewegten Stößel ein Druck auf ein Werk­ stück übertragen wird, das auf einem Pressen­ tisch liegt. Vorwiegend werden sie zum Umfor­ men, Schneiden und Fügen eingesetzt. Zu die­ sem Zweck wird am Stößel ein der jeweiligen Arbeit angepaßtes Oberwerkzeug und auf dem Pressentisch das dazugehörige Unterwerkzeug derart befestigt, daß es bei Änderung der vorzunehmenden Arbeit problemlos angepaßt werden kann. Antrieb, Stößel sowie Pres­ sentisch sind in einem Pressengestell un­ tergebracht. Nach Art des den Stößel bewe­ genden Antriebes unterscheidet man mechani­ sche und hydraulische Pressen. Zu den erste­ ren zählen insbesondere Kurbel- und Exzen­ terpressen, bei denen der Stößel entweder über die Kurbelwelle oder über einen Exzen­ der bewegt wird. Bei hydraulischen Pressen, die in gewisser Verallgemeinerung auch als Kolbenpressen bezeichnet werden, wird der Stößel über einen in einem Zylinder ver­ schiebbaren Kolben in Verbindung gesetzt und durch Beaufschlagen des Zylinders be­ wegt. Hierbei macht man sich die physika­ lische Gesetzmäßigkeit zu nutze, wonach sich der Druck in Flüssigkeiten nach allen Sei­ ten gleichmäßig fortpflanzt, so daß durch verschieden groß gewählte Kolben und Kol­ benwege eine zunächst kleine Ausgangskraft vervielfachbar ist.

Beim Betrieb von Pressen ist von außeror­ dentlicher Wichtigkeit, daß die einander angepaßten und sich am Stößel bzw. Pressen­ tisch befestigten Ober- und Unterwerkzeuge in exakter Ausrichtung aufeinander zu bewe­ gen. Bereits ein geringer Versatz der i.d.R. teuren Werkzeuge relativ gegeneinander er­ höhen den Verschleiß beträchtlich und ver­ ringern die Zahl der maximal herstellbaren Werkstücke. Zur Vermeidung dieser Nachtei­ le ist die Führung des Stößels während sei­ ner Bewegung üblich. Zu diesem Zweck wer­ den in Bewegungsrichtung verlaufende Füh­ rungen am Pressengestell derart befestigt, daß der Stößel entweder seitlich erfaßt oder durch entsprechende Öffnungen schie­ nenartig auf den im Pressengestell befestig­ ten Führungen gleitet oder aber als dritte Möglichkeit mit Führungen starr verbunden ist, die in im oberen und unteren Bereich des Pressengestelles befindlichen Buchsen geführt sind.

Allen bekannten Möglichkeiten der Anordnung der Führungen gemeinsam ist, daß die Führungen mit einem Ende im Bereich des mit dem Antrieb versehenen Teiles des Pressengestelles und mit ihrem anderen im dem Antrieb gegenüberliegenden Bereich des Pressengestells zu liegen kommen. In der Praxis ergeben sich nach einer gewissen Be­ triebsdauer Probleme dadurch, daß der den Stößel bewegende Antrieb und der ihn umge­ bende Bereich insbesondere beim Zylinder ei­ ner Hydraulikpresse Temperaturen von ohne weiteres 70-80 Grad Celsius erreicht. Hier­ durch wird bewirkt, daß sich das Pressenge­ stell in diesem Bereich ausdehnt. Die Folge ist, daß auch die dort befindlichen Enden der Führungen des Stößels jeweils nach außen d.h. voneinander weg bewegt werden und die Mittelachse der Führungen eine nach außen bogenförmig gekrümmte Bahn beschreiben. Um auch dann noch die Leichtgängigkeit des Stößels zu garantieren, sind entsprechende, diese Deformationen ausgleichende Toleranzen einzuhalten. Die nachteilige Folge sind Un­ genauigkeiten in der Führung des Werkzeugs, was einen entsprechenden Verschleiß bedingt.

Hiervon ausgehend hat sich die Erfindung die Weiterentwicklung von Pressen, insbesondere hydraulischen Pressen, dahingehend zur Aufga­ be gemacht, daß eine möglichst präzise Füh­ rung des Werkzeuges möglich wird.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß da­ durch, daß die Führungen endseitig am Stößel befestigt sind und im dem Antrieb gegenüber­ liegenden Bereich des Pressengestells axial verschieblich befestigt sind.

Die entscheidende Erkenntnis vorliegender Erfindung liegt darin, daß bei einer Unter­ bindung der thermisch bedingten Deformation der Führungen wesentlich geringere Toleran­ zen und ein präziseres Führen der Werkzeuge möglich wird. Die hierzu vorgeschlagene Lö­ sung besteht darin, die Führungen nur noch mit jenen Teilen des Pressengestelles in Verbindung zu setzen, die weitab vom Antrieb liegen und sich deshalb nur mehr noch ver­ gleichsweise geringfügig erwärmen und eine thermische Ausdehnung erfahren. Hierzu sind die in ihrem Querschnitt der letztlich be­ liebig geformten Führungen mit ihrem ei­ nen Ende am Stößel befestigt und mit ihrem anderen im Pressengestell axial verschieb­ lich geführt. Die thermischen Ausdehnungen des in jenem durch den Antrieb definierten Bereich des Pressengestells sind ohne Aus­ wirkung auf die mit dem Stößel zusammen­ arbeitenden Führungen. Die Präzision der Bewegung bleibt gewahrt.

Die Erfindung ist insbesondere für hydrau­ lische Pressen von Vorteil, da deren An­ trieb im Dauerbetrieb eine im Vergleich zu mechanischen Pressen höhere Erwärmung erfährt.

Der wesentliche Vorteil der Erfindung be­ steht darin, daß Ober- und Unterwerkzeug wesentlich präziser und unter weitgehender Vermeidung relativer Verschiebungen auf­ einander zu bewegt werden können. Das Er­ gebnis ist eine bessere Qualität des Werk­ stückes und insbesondere ein geringerer Verschleiß des Werkzeuges sowie eine höhere Lebensdauer. Demzufolge verringern sich für ein bestimmtes Betriebsintervall die für die Werkzeugherstellung aufzuwendenden Kosten.

Zur Unterbindung thermischer Deformationen durch Wärmeübertragung auf den Stößel und die die Werkzeuge führenden Teile ist in einer zweckmäßigen Ausgestaltung vorgese­ hen, zwischen dem Stößel und Antrieb eine Wärmedämmschicht vorzusehen. Hierdurch wird der Wärmeübergang auf den Stößel reduziert und folglich dessen thermische Ausdehnung verringert. Andernfalls wür­ den die im Stößel befestigten Führungen eine Deformation erfahren. Im Spezial­ fall der hydraulischen Presse befindet sich die Wärmedämmschicht zwischen Stö­ ßel und Kolben.

Als weiterer, die Relativbewegung von Ober­ und Unterwerkzeug senkrecht zur Bewegungs­ richtung unterbindende Maßnahme wird empfoh­ len, den Stößel senkrecht zur Bewegungsrich­ tung schwimmend zu lagern, d.h. der Stößel ist in Bewegungsrichtung mit Kraft beauf­ schlag- und gleichzeitig senkrecht hierzu verschiebbar. Bei einer Relativverschiebung von Ober- und Unterwerkzeug kann durch eine Bewegung des Stößels selbsttätig ein Ausgleich erfolgen.

Um bei der vorgeschlagenen Lösung die immer noch denkbare, allerdings sehr geringe Wärme­ übertragung auf die Führungen weiter zu un­ terbinden, ist vorgesehen, die diese im Pres­ sengestell umgebende Buchsen aus einem Ma­ terial mit geringer Wärmeleitfähigkeit, al­ so z.B. Kunststoff, eine Sondermetall-Le­ gierung o.ä. herzustellen.

Schließlich ist noch vorgesehen, die Wär­ meübertragung auf das Werkzeug dadurch weiter zu verringern, daß die Werkzeug­ trägerplatte in einer wärmeisolierenden Schicht eingebettet ist. Eine thermische Ausdehnung des Werkzeuges selbst ist dann weitgehend ausgeschlossen. Die vorgeschla­ gene Maßnahme gilt selbstverständlich so­ wohl für die Werkzeugträgerplatte des Ober- als auch des Unterwerkzeuges.

Die Verwendung von schalldämmendem Material zur Einbettung der Werkzeugträgerplatte, und/ oder zwischen Stößel und Antrieb und/oder als Material für die Buchsen verhindert Ent­ stehung und Ausbreitung von Schallwellen, die als Schwingungen zu Ungenauigkeiten bei der Führung der Werkzeuge Anlaß geben. Weiter werden Umwelt und Bedienungspersonal gerin­ ger belastet.

Von Vorteil ist, wenn der Pressentisch außer­ halb der die Führungen aufnehmenden Buchsen, d.h. im Bereich der Seitenholme des Pressen­ gestelles parallel zu den Buchsen orientierte Schlitze aufweist. Sie bewirken, daß die auf­ grund der Erwärmung des den Antrieb aufneh­ menden oberen Teils des Pressengestelles er­ zeugte Bewegung der Seitenholme nach außen zumindest nicht auf jene Bereiche des Pres­ sentisches übertragen wird, die die Buchsen und das Unterwerkzeug aufnehmen. Die präzi­ se Zuordnung von Ober- und Unterwerkzeug bleibt auch bei thermischen Ausdehnungen des Pressengestelles erhalten.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vortei­ le der Erfindung lassen sich dem nachfol­ genden Beschreibungsteil entnehmen, indem anhand der Zeichnung ein Ausführungsbei­ spiel der Erfindung näher erläutert wird. Sie zeigt in prinzipienhafter Seitenansicht den Aufbau einer erfindungsgemäßen Presse.

In an sich bekannter Weise besteht die ge­ zeigte Presse aus einem Pressengestell (1), in dessen oberen Bereich der hier als hy­ draulische Zylinder ausgebildete Antrieb (2) angeordnet ist. Der nach unten geführ­ te und als Teil des Antriebs (2) geltende Kolben (3) ist mit seinem unteren Ende am Stößel (4) befestigt. Auf dessen Untersei­ te ist die später das Oberwerkzeug aufneh­ mende Werkzeugträgerplatte (5) angebracht, ebenso wie eine weitere Werkzeugträgerplat­ te (6) auf dem Pressentisch (7) befindlich ist. Die Werkzeugträgerplatte (5 und 6) neh­ men das Ober- bzw. Unterwerkzeug auf. Der bisher beschriebene Aufbau ist allgemein geläufig.

Die erfindungsgemäße Neuerung besteht da­ rin, daß am Stößel (4) zwei Führungen (8) und zwar außerhalb der Werkzeugträgerplat­ te (5) befestigt sind, die nach unten zu zum Pressentisch (7) hin verlaufen und dort in Buchsen (9) axial verschieblich sind. Wichtigstes Anliegen vorliegen­ der Erfindung ist, die vom Antrieb (2) nach einer gewissen Betriebsdauer ent­ wickelte und in Richtung der Pfeile (10) abgegebene Wärme von den Führungen (8) zur Vermeidung thermischer Deformationen fernzuhalten.

Eine weitere Erhöhung der Führungsgenau­ igkeit des Werkzeuges erhält man dann, wenn der Wärmeübergang auf die beiden Werkzeugträgerplatten (5, 6) durch eine als Einbettung (11) eingesetzte wärmeiso­ lierende Schicht weiter verringert werden. Gleiches gilt für zwischen Stößel (4) und Kolben (3) anzubringendes wärmeisolieren­ des Material.

Im Bereich des Pressentisches (7) sind außerhalb der Führung (8) parallel hierzu verlaufende Schlitze (12) angebracht. Sie stellen eine Verlängerung der Innenfläche der Seitenholme (13) des Pressengestelles (1) dar und bewirken, daß bei einer durch thermische Ausdehnung in Richtung der Pfei­ le hervorgerufenen Deformation der Seiten­ holme (13) diese im wesentlichen nicht auf den Pressentisch (7), die Buchsen (9) und folglich die Führungen (8) sowie auf die untere Werkzeugträgerplatte (6) übertragen werden können. Die Zuordnung von Ober- und Unterwerkzeug bleibt erhalten.

Im Ergebnis erlaubt die erfindungsgemäße Presse eine wesentlich präzisere Führung des Werkzeuges.

Claims (6)

1. Presse mit präzise geführtem Werkzeug, ins­ besondere hydraulische Presse, mit einem in dem Pressengestell untergebrachten Antrieb, der den Stößel bewegt sowie mit Pressengestell und Stößel in Verbindung stehenden Führungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungen (8) endseitig am Stößel (4) befestigt sind und in dem Antrieb (2) gegen­ überliegenden Bereich des Pressengestelles (1) axial verschieblich befestigt sind.

2. Presse nach Anspruch 1, gekenn­ zeichnet durch eine zwischen Stößel (4) und Antrieb (2) befindliche Wär­ me- und/oder Schalldämmschicht.

3. Presse nach Anspruch 1 oder 2, ge­ kennzeichnet durch senk­ recht zur Bewegungsrichtung schwimmende La­ gerung des Stößels (4).

4. Presse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die die Führungen (8) umgebenden Buchsen (9) aus Material geringer Wärmeleitfähigkeit, z.B. Kunststoff, Sondermetall-Legierung, und/ oder schalldämmendem Material bestehen.

5. Presse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeugträgerplatte (5, 6) in eine wärme- und/oder schallisolierende Schicht ein­ gebettet ist.

6. Presse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Pressentisch (7) im Bereich der Sei­ tenholme (13) des Pressentisches (1) etwa pa­ rallel zu den Buchsen (9) orientierte, vorzugs­ weise von oben eingreifende Schlitze (12) auf­ weist.