DE4222714C2 - Stößelverriegelung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Verriegelung zum Sichern des Stößels einer Presse oder entsprechenden Werkzeugmaschine, insbesondere einer Großpresse, die den mit Werkzeugen bestückten und relativ zum Pressentisch im Pressengestell auf- und abbeweglichen Stößel mit dem Kopf eines ein- und ausfahrbaren Zugankers abstützt.

Um eine Presse zum Durchführen von Montage- und Wartungs­ arbeiten sowie Reparaturen am Pressenstößel und Stößelan­ trieb etc. zugänglich zu machen, ist es erforderlich, den Pressenstößel in eine günstige Arbeitslage zu bringen und dort zu sichern. Das läßt sich mit Stößelverriegelungen nach der deutschen Offenlegungsschrift 3 316 364 errei­ chen.

Die bekannte Stößelverriegelung besteht aus einer konzentrisch und drehbar in einem Gehäuse gelagerten Füh­ rungsstange für eine gleitbewegliche, relativ zur Füh­ rungsstange verstellbare Spindel, die an ihrem unteren, stößelseitig aus dem Gehäuse herausragenden Ende fest mit einem Zuganker verbunden ist, der ein Verriegelungsstück bzw. einen Zugankerkopf trägt, dem am Stößel eine kor­ respondierende Aufnahmeöffnung gegenüberliegt, wobei eine in die Führungsstange eingeleitete Drehbewegung auf die Spindel mit dem Zuganker übertragen wird und zu Winkel­ verstellungen der Spindel gegenüber dem Gehäuse führt, so daß der Zugankerkopf die Aufnahmeöffnung hintergreifen kann.

Da der Stößel bei Großpressen ein Gewicht von bis zu 300 t besitzt, sind immer mehrere, bei den großen Stößel­ gewichten vorzugsweise vier solcher Stößelverriegelungen am Kopfstück des Pressengestells angeordnet. Sobald die Spindel einer Stößelverriegelung nach unten verstellt wird, z. B. durch eine im Gehäuse festgelegte Verstellmut­ ter, die die mit Außengewinde versehene Spindel umfaßt, gelangt der Zugankerkopf in die Aufnahmeöffnung bzw. Aus­ nehmung des Stößels. Nachdem die Verriegelungsstücke al­ ler Stößelverriegelungen in die korrespondierenden Auf­ nahmeöffnungen des Stößels eingreifen, werden die als Hammerkopf ausgebildeten Verriegelungsstücke durch Drehen der Spindeln um 90° bis in die Halteposition geschwenkt. In der Halteposition bewegt sich dann die Stößelverriege­ lung nach oben, bis der Zuganker bzw. der Zugankerkopf auf die Verriegelungskonsole des Stößels trifft. Da die Betätigungskräfte der Stößelverriegelungen gleich sind, verteilt sich die Last des Stößels gleichmäßig auf alle Haltepunkte.

Diese und andere bekannte Stößelverriegelungen haben den Nachteil, daß der sich auf die Zugankerköpfe auflegende bzw. abstützende Pressenstößel aufgrund seines großen Ge­ wichts und der dabei wirksam werdenden hohen Reibungs­ kräfte das Lösen der Verriegelung außerordentlich er­ schwert. Daher lassen sich Verriegelungssysteme, die mit Gewindespindeln, schiefer Ebene, Sperrklinken o.a. arbei­ ten, unter dem Gewicht des Stößels nicht mehr selbsttätig lösen. Vor dem Lösen der Verriegelung müssen daher zunächst die Zuganker entlastet werden, auf denen der Stößel mit seinem vollen Gewicht ruht. Zum Entlasten wird daher bei der bekannten Verriegelung der Stößel angeho­ ben, beispielsweise mittels des Hauptantriebes oder über die Stößelverstellung; auf jeden Fall ist ein erheblicher zusätzlicher Aufwand erforderlich.

Eine Ver- und Entriegelungsvorrichtung für einen Pressenstößel mit einem hydrostatisch abgepolster­ ten Zuganker, der gesteuert druckentlastbar ist, ist in der nachveröffentlichten deutschen Offenlegungsschrift 41 11 834 beschrieben. Bei dieser Vorrichtung stützt sich eine Spindelmutter über einen Kolben hydrostatisch abgepolstert an einem Ge­ häuse ab.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Verriegelung der eingangs genannten Art das Entrie­ geln, d. h. das Lösen des Zugankers zu erleich­ tern, ohne den Stößel anheben zu müssen.

Diese Aufgabe wird bei der eingangs genannten Verriegelung erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß im Zugankerkopf eine dem Gewicht des Stößels entgegenwirkende hydrostatische Abpolsterung angeordnet ist, die zum Einleiten des Lösevorganges der Verriegelung gesteuert druckentlastbar ist. Aufgrund der erfindungsgemäßen Maßnahmen läßt sich eine interne Entlastung erreichen, nämlich durch Entspannen des hydraulischen Polsters, da auch bei hydraulischen Pressen der Stößel momentan nur geringfügig oder gar nicht absinkt, so daß der Zuganker entlastet wird. Bei einer Stößelverriegelung die z. B. eine in einer Verstellmutter angeord­ nete, mit dem Zuganker verbundene Gewindespindel auf­ weist, bewirkt das ein Entlasten der Spindel und damit auch der Verstellmutter, die sich folglich problemlos drehen läßt, so daß infolge der geringeren Reibungskräfte ein leichtgängiges und sicheres Lösen möglich ist.

Bei einem entspannbaren Zylinderraum im Zugankerkopf läßt sich ein hydrostatisches Polster vorzugsweise dadurch er­ reichen, daß der Zugankerkopf als Zylinder ausgebildet ist und einen Kolben des Zugankers aufnimmt. Auf sehr einfache Weise läßt sich damit erreichen, daß der Zugan­ ker als einfach wirkender Hydraulikzylinder arbeitet.

Der als Zylinder dienende, üblicherweise hammerförmige Zugankerkopf ist gegenüber dem Kolben verdrehgesichert. Daher bedeutet eine in die Führung für die gleitbewegli­ che, relativ zur Führung verstellbare Gewindespindel ein­ geleitete, über die Gewindespindel und den Kolben auf den Zugankerkopf übertragene Drehbewegung eine relative Winkelverstellung des Zugankerkopfes gegenüber einer korrespondierenden Öffnung im Stößel der Presse. Es liegt dann eine Überschneidung der Auflagefläche des Zugankerkopfes in bezug auf die entsprechende Anlage­ fläche am Stößel in der Konsole vor, d. h. der Zuganker­ kopf liegt quer zu der Stößelöffnung, so daß der Zugan­ kerkopf auf der Auflagefläche des Stößels zur Anlage kommt.

Es empfiehlt sich, den Zylinderraum über ein Mehrwegeven­ til an einen Hydrospeicher anzuschließen. Sobald sich der Zugankerkopf - bzw. die Zugankerköpfe - am Stößel abstüt­ zen, führt das zu einem Druckanstieg in dem mit einem hydraulischen Druckmedium gefüllten und dort ein stati­ sches hydraulisches Polster bereitstellenden Zylin­ derraum. Dieser ist durch das als 2/2-Wegeventil ausge­ bildete Mehrwegeventil abgesperrt. Erst beim bzw. zum Lö­ sen der Stößelverriegelung wird das Mehrwegeventil elek­ trisch oder hydraulisch automatisch geöffnet, so daß sich der im Zylinderraum herrschende Druck über eine Rohrlei­ tung in den Hydrospeicher entspannen kann. Wenn dabei die den Zylinderraum mit dem Hydrospeicher verbindende Lei­ tung axial durch eine an ihrem freien Ende den Zuganker aufweisende Gewindespindel geführt ist, ergibt sich eine nach außen geschützte Druckmittelführung in einem ge­ schlossenen System.

Wenn mit dem Zylinderraum ein Druckschalter verbunden ist, läßt sich der Zuganker kraftschlüssig gegen die Kon­ sole bzw. Anlagefläche am Stößel fahren. Die Aufwärtsbe­ wegung des Zugankers braucht im Gegensatz zu herkömmlichen Verriegelungen erst abgeschaltet zu werden, wenn zwischen Stößel und Zuganker bereits ein Kraftschluß besteht; diesen zeigt der Druckschalter an. Das Abschal­ ten der Aufwärtsbewegung des Zugankers relativ zum Stößel und damit zur Beendigung des Verriegelns läßt sich an­ statt durch wegabhängig schaltende Endschalter somit kraftabhängig erreichen. Demgegenüber müssen die bei be­ kannten Stößelverriegelungen wegabhängig auslösenden End­ schalter so installiert werden, daß bereits unmittelbar vor dem Anliegen der Auflagefläche des Zugankerkopfes an der Anlagefläche des Stößels abgeschaltet wird.

Der Zylinderraum kann auch quer zur Zugankerkopfachse im Zugankerkopf verlaufen. Darin können gegenläufige, über je eine Kniehebelmechanik auf aus dem Zugankerkopf her­ ausragende, achsparallele Druckelemente wirkende Kolben angeordnet sein.

Der Hydrospeicher und das Mehrwegeventil können direkt im Zugankerkopf angeordnet sein, wobei der Hydrospeicher vorzugsweise aus einem Zylinderraum mit darin abgedichtet geführten, federbeaufschlagten Kolben bestehen kann.

Bei dieser Lösung sind alle Komponenten des geschlossenen hydraulischen Systems innerhalb des Zugankerkopfs unter­ gebracht, da die kraftverstärkende Wirkung der Kniehebel­ mechanik eine sehr kompakte Bauweise ermöglicht.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand mehrerer in den Zeichnungen dargestellter Ausführungsbeispiele des nähe­ ren erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Vorderansicht einer Presse mit einer erfindungsgemäßen Stößelverriegelung;

Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Stößelverriegelung;

Fig. 3 einen hydraulischen Schaltplan für die Druckmit­ telversorgung eines im Zugankerkopf der Stößel­ verriegelung gemäß Fig. 2 ausgebildeten Zylin­ derraumes, schematisch dargestellt;

Fig. 4 einen Längsschnitt durch eine andere Ausführung einer erfindungsgemäßen Stößelverriegelung und

Fig. 5 einen Schnitt entlang der Linie V-V in Fig. 4.

Bei einer in Fig. 1 dargestellten Großpresse 1 sind je nach Gewicht des Stößels 2 stets zwei oder vorzugsweise sogar vier Stößelverriegelungen 3 hängend am Kopfstück 4 des Pressengestells 5 angeordnet. Der Stößel 2 wird rela­ tiv zum Pressentisch 6 im Pressengestell 5 mit Hilfe ei­ nes nicht dargestellten Stößelantriebs auf- und abbewegt (vgl. in Fig. 1 den Doppelpfeil). Die Stößelverriege­ lung 3 ist über einen Flansch an das Kopfstück 4 der Presse 1 angeschraubt.

In einem zylindrischen Gehäuse 8 der Stößelverriegelung 3 ist eine sowohl drehbare als auch auf- und abbewegliche Gewindespindel 9 gelagert. Bei entweder elektro- oder hy­ dromechanisch arbeitenden Stößelverriegelungen ist hydraulische und/oder elektrische Energie nur zum Aus- und Einfahren sowie Verschwenken der Gewindespindel nö­ tig; in der Verriegelungsposition ist das System mecha­ nisch selbsthemmend. Zum Auf- und Abbewegen der Gewinde­ spindel 9 weist die Stößelverriegelung 3 einen Hubmotor 12 und zum Verdrehen einen Drehmotor 11 auf.

Die Gewindespindel 9 tritt gemäß Fig. 2 stößelseitig aus dem Gehäuse 8 aus und ist an diesem Ende mit einem Zugan­ ker 13 versehen, der einen hammerkopfförmigen Kopf 14 aufweist. Die Gewindespindel 9 ist mit einer Muffe 15 über eine Gleitfeder 29 drehfest aber axial verschiebbar verbunden. Die Muffe 15 ist mittels Wälzlager 17 im Ge­ häuse 8 gelagert und über ein Schneckenrad 28 mit dem Drehmotor 11 gekuppelt. Dieser Drehantrieb ist selbst­ hemmend oder mit einem Bremsmotor versehen, so daß bei Stillstand der Muffe 15 keine Drehung der Gewindespin­ del 9 möglich ist. Die Gewindespindel 9 wird in einer im Inneren des Gehäuses 8 von dem Hubmotor 12 beaufschlagba­ ren Verstellmutter 27 geführt; diese ist zur Aufnahme der beim Abstützen des Stößels 2 auftretenden großen Kräfte sowohl in einem Axiallager 16 als auch in Radiallagern 17 gelagert. Das Axiallager 16 überträgt das Gewicht des Stößels 2 auf das Gehäuse 8, während die Radiallager 17 für eine leichtgängige Rotation der Verstellmutter 27 sorgen. Wegen der axial festgelegten Lage der Verstell­ mutter 27 in dem Gehäuse 8 und der drehfesten Anordnung über die Muffe 15 werden Rotationsbewegungen der Verstellmutter 27 in translatorische Bewegungen der Ge­ windespindel 9 umgewandelt, die sich somit - und damit auch der Zuganker 13 - ein- und ausfahren läßt.

Der Zugankerkopf 14 ist als einfach wirkender Hydraulik­ zylinder ausgebildet und nimmt in einem Zylinderraum 18 einen Kolben 19 des Zugankers 13 auf; der als Zylinder dienende Zugankerkopf 14 ist gegenüber dem Kolben 19 ver­ drehgesichert. Der mit einem hydraulischen Druckmedium gefüllte Zylinderraum 18 ist über eine sich axial durch die Gewindespindel 9 erstreckende Rohrleitung 21 an einen Hydrospeicher 22 angeschlossen, wie sich aus dem Hydrau­ likplan gemäß Fig. 3 ergibt. Der Zylinderraum 18 läßt sich durch ein in die Rohrleitung 21 integriertes 2/2-We­ geventil 23 absperren.

Zum Verriegeln des Stößels 2 der Großpresse 1 werden die Gewindespindeln 9 und damit die Zuganker 13 mit den daran befestigten Köpfen 14 durch Drehen der Verstellmutter 27 zunächst abgesenkt, bis der Zugankerkopf 14 in eine korrespondierende Aufnahmeöffnung 24 (vgl. Fig. 1) im Stößel 2 eingetreten ist. Nachdem die Zugankerköpfe 14 aller Stößelverriegelungen 1 durch die korrespondierenden Aufnahmeöffnungen 24 des Stößels eingetreten sind, werden sie durch Drehen der Gewindespindeln 9 um 90° mittels des Drehmotors 11 in die Halteposition geschwenkt, in der sich die Zugankerköpfe 14 und die Öffnungen 24 über­ schneiden, d. h. kreuzen. Danach werden die Gewindespin­ deln 9 wieder hochgefahren, bis der Zugankerkopf 14 auf der Auflagefläche der Aufnahmeöffnungen 24 des Stößels 2 aufsetzt. Sobald die volle Haltekraft der Stößelverriege­ lungen 3 auf den Zugankerköpfen 14 erreicht ist, führt dies zu einem Druckanstieg in den jeweils durch den Kol­ ben 19 und den Zugankerköpfen 14 gebildeten Zylinder­ räumen 18. Da das 2/2-Wegeventil 23 abgesperrt ist, liegt somit über die Zylinderräume 18 der Zugankerköpfe 14 ein statisches hydraulisches Polster vor.

Zum Lösen der Stößelverriegelungen 3 wird das Wegeventil 23 elektrisch oder hydraulisch geöffnet, und der im Zy­ linderraum 18 herrschende Druck entspannt sich über die Rohrleitung 21 augenblicklich in den Hydrospeicher 22 (vgl. Fig. 3). Der auf den Zugankerköpfen 14 aufliegende Stößel 2 kann dann noch etwas nachsinken, bis der Haupt­ antrieb wieder die Last des Stößels aufnimmt, wobei aber die Druckentspannung im Zylinderraum 18 auf jeden Falle die Gewindespindel 9 und die Verstellmutter 15 entlastet, weil der Hub im Zylinder ausreichend bemessen ist so daß sich die Verriegelungen infolge der geringeren Reibungskräfte leichtgängig und sicher lösen lassen. Nach Beendigung des Lösevorganges wird das Wegeventil 23 wie­ der geschlossen; das hydraulische Druckmedium wird dar­ aufhin aus dem gering vorgespannten Hydrospeicher 22 über ein Rückschlagventil 25 des Wegeventils 23 in den inzwi­ schen druckfreien Zylinderraum 18 des Zugankerkopfes 14 zurückbefördert. Die Stößelverriegelung 3 ist in dieser Position zu einem neuen Verriegelungsvorgang bereit.

Die Verstellfunktionen der Stößelverriegelung 3 lassen sich entweder von mechanischen Grenztastern oder von be­ rührungslosen Näherungsschaltern überwachen, die ein ho­ hes Maß an Sicherheit bieten. Um den Verstellweg der Ge­ windespindel 9 zu begrenzen, können Schaltnocken einge­ setzt werden, die - an geeigneter Stelle angebracht - bei oberer und unterer Endlage der Gewindespindel 9 den Schalter betätigen. Das Signal zum Abschalten der Auf­ wärtsbewegung des Zugankers 13 nach dem Einfahren in die korrespondierende Aufnahmeöffnung 24 des Stößels 2 kann vorteilhaft durch einen mit dem Zylinderraum 18 verbun­ denen Druckschalter 26 (vgl. Fig. 2) und damit kraftab­ hängig ausgelöst werden. In den Endlagen der Drehbewegung des Zugankerkopfs 14 um 90° kann zum Anzeigen der Verrie­ gelungs- bzw. Entriegelungsposition in der Konsole des Stößels 2 zweckmäßigerweise je ein Endschalter durch eine Schaltnocke betätigt werden.

Bei der in Fig. 4 und 5 dargestellten Ausführung verläuft ein Zylinderraum 31 quer zur Zugankerkopfachse im Zugan­ kerkopf 30. Im Zylinderraum 31 ist ein Paar gegenläufiger Kolben 32 mittels Dichtungen 33 abgedichtet geführt. Diese Kolben 32 liegen mit ihren Stirnseiten 46 an Druck­ stücken 34 an, deren Weg quer zur Zugankerkopfachse durch Anschlagplatten 38 begrenzt wird. Ein Paar Kniehebel 35 stützt sich mit ihren inneren Enden jeweils an einem Druckstück 34 sowie mit ihren anderen Enden einerseits an einem festen Widerlager 36 und andererseits an achs­ parallel zur Zugankerkopfachse beweglichen Druckbolzen 37 ab. Diese Druckbolzen 37 ragen mit ihren Köpfen in der dargestellten Stellung über die Oberseite des Zuganker­ kopfs 30 hinaus. Mit diesen Druckbolzen 37 läßt sich der Zugankerkopf 30 an den Auflageflächen der Aufnahmeöffnun­ gen 24 des Stößels in der bezüglich der Fig. 1 bis 3 be­ schriebenen Weise 2 zur Anlage bringen, wodurch der Stößel 2 verriegelt wird.

Wie in dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 bis 3 ist zum Verriegeln des Stößels 2 das Mehrwegeventil 23 geschlos­ sen, das über eine Kanalbohrung 43 einerseits mit dem Zy­ linderraum 31 und über eine Kanalbohrung 44 mit einem Zy­ linderraum 39 eines Druckspeichers in Verbindung steht. Bei geschlossenem Mehrwegeventil 23 baut sich daher im Zylinderraum 31 ein hydrostatisches Druckpolster auf, das jede Bewegung der Kolben 32 und damit der Kniehebelmecha­ nik 34, 35 sowie der Druckbolzen 37 verhindert.

Im Zylinderraum 39 ist ein durch eine Druckfeder 41 be­ aufschlagter Kolben 40 abgedichtet geführt. Die Druckfe­ der 41 stützt sich an einem Zylinderdeckel 42 ab, so daß über die Feder 41 ein Druck im Zylinderraum 39 aufgebaut wird, der zwar nicht ausreicht, die Kolben 32 und die Kniehebelmechanik 34, 35 in der dargestellten, verriegel­ ten Stellung zu halten, wenn auf den Druckbolzen 37 das volle Gewicht des Stößels 2 lastet und das Mehrwegeventil 23 geöffnet ist, der jedoch ausreicht, um die Kolben 32 und die Kniehebelmechanik 34, 35 sowie die Druckbolzen 37 in die in Fig. 4 dargestellte Stellung zurückzubewegen, nachdem die Stößelverriegelung durch Öffnen des Mehrwege­ ventils 23 aufgehoben und der Zugankerkopf 30 durch Betä­ tigen des Hubmotors 12 von den Aufnahmeöffnungen 24 im Stößel 2 abgesenkt ist.

Die Wirkung der Stößelverriegelung gemäß Fig. 4 und 5 ist somit dieselbe wie die der Stößelverriegelung gemäß Fig. 1 bis 3 mit dem Unterschied, daß nicht der Zuganker­ kopf 14 zum Entriegeln abgesenkt wird, wie dies bei der Ausführung gemäß Fig. 1 bis 3 der Fall ist, sondern daß nur die Druckbolzen 37 abgesenkt werden und die Kolben 32 mit den Druckstücken 34 radial nach innen wandern, wäh­ rend die Kniehebel 35 eine stärker geneigte Winkellage einnehmen.

Das Mehrwegeventil 23 ist in einer Ausnehmung 45 des Zugankerkopfs 30 angeordnet, so daß alle Komponenten des geschlossenen hydraulischen Systems innerhalb des Zugan­ kerkopfs 30 untergebracht sind. Dies wird insbesondere dadurch ermöglicht, daß für die Kniehebelmechanik 34, 35 und deren Betätigungskolben 32 aufgrund der kraftverstär­ kenden Wirkung der Kniehebelmechanik eine sehr kompakte Bauweise gegeben ist.

Claims (9)

1. Verriegelung zum Sichern des Stößels einer Presse oder entsprechenden Werkzeugmaschine, die den mit Werkzeugen bestückten und relativ zum Pressentisch im Pressengestell auf- und abbeweglichen Stößel mit dem Kopf eines ein- und ausfahrbaren Zugankers ab­ stützt, dadurch gekennzeichnet, daß im Zugankerkopf (14, 30) eine dem Gewicht des Stößels entgegenwir­ kende hydrostatische Abpolsterung angeordnet ist, die zum Einleiten des Lösevorganges gesteuert druckentlastbar ist.

2. Verriegelung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Abpolsterung als entspannbarer Zylin­ derraum (18, 31) ausgebildet ist.

3. Verriegelung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß der Zugankerkopf (14) als Zylinder ausge­ bildet ist und den zugehörenden Kolben (19) des Zugankers (13) aufnimmt.

4. Verriegelung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, daß der Kolben (19) verdrehfest im Zylinder angeordnet ist.

5. Verriegelung nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder­ raum (18, 31) über ein Sperrventil (23) an einen Hydrospeicher (22; 39, 40, 41) angeschlossen ist.

6. Verriegelung nach Anspruch 5, mit einer an ihrem freien Ende den Zuganker aufweisenden Gewindespin­ del, dadurch gekennzeichnet, daß eine den Zylinder­ raum (18) mit dem Hydrospeicher (22) verbindende Leitung (21) axial durch die Gewindespindel (9) ge­ führt ist.

7. Verriegelung nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 6, gekennzeichnet durch einen mit dem Zylin­ derraum (18, 31) verbundenen Druckschalter (26).

8. Verriegelung nach einem oder mehreren der Ansprüche 2, 5 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylin­ derraum (31) quer zur Zugankerkopfachse im Zugan­ kerkopf (30) verläuft und darin gegenläufige, über je eine Kniehebelmechanik (34, 35) auf aus dem Zugankerkopf herausragende, parallel zu dessen Achse angeordnete Druckelemente (37) wirkende Kolben (32) angeordnet sind.

9. Verriegelung nach Anspruch 5 und 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Hydrospeicher (39, 40, 41) und das Sperrventil (23) im Zugankerkopf (30) angeord­ net sind.