DE4412224A1 - Presse für eine Kaltverformung von Metallwerkstücken - Google Patents
Presse für eine Kaltverformung von MetallwerkstückenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Presse für eine Kaltverfor
mung von Metallwerkstücken, die durch eine prägende,
tiefziehende, fließpressende, kalibrierende, einsenken
de oder feinschneidende Bearbeitung in eine eng tole
rierte Form bringbar sein sollen, insbesondere eine
Münz- oder Medaillenprägepresse zum Prägen von Münzen
oder Medaillen mit hoher Oberflächenqualität und mit
den weiteren, im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 auf
geführten, gattungsbestimmenden Merkmalen.
Derartige Pressen, die einen hydraulischen Leistungsan
trieb haben, in der Regel einen doppeltwirkenden linea
ren Hydrozylinder, der Verformungskräfte zwischen 10⁶
und 10⁸ N entfalten kann, sind allgemein bekannt und
z. B. in dem technisch-wissenschaftlichen Lehrbuch
"Stauchen und Pressen" von Billigmann/Feldmann, Karl
Hanser Verlag München 1973, 2. Auflage, S. 352 ff ein
gehend erläutert.
In der üblichen Gestaltung solcher Pressen, die sowohl
konstruktiv als auch aus ergonomischen Gründen - Anord
nung des Arbeitsbereiches etwa in Brusthöhe einer Be
dienungsperson - ist der Antriebszylinder, mit dessen
Kolben das Oberwerkzeug der Presse, z. B. ein Prägestem
pel, lösbar fest über seine Werkzeugaufnahme verbunden
ist, oberhalb des Arbeitsbereiches geordnet, während das
als Widerlager für das zu bearbeitende Werkstück die
nende Unterwerkzeug an einer den Arbeitsbereich an sei
ner Unterseite begrenzenden Werkzeugaufnahme angeordnet
ist, die das Widerlager für das der Kaltverformung zu
unterwerfende Werkstück bildet.
Das Pressengestell, das die im Verformungsbetrieb der
Presse auftretenden Reaktionskräfte unter möglichst ge
ringer Eigenverformung aufnehmen muß, ist üblicherweise
als in sich geschlossener, der Grundform nach rechtecki
ger Rahmen ausgebildet, der ein antriebsseitiges Joch,
ein widerlagerseitiges Joch und diese beiden Joche mit
einander verbindende seitliche Wangen umfaßt, wobei der
Antriebszylinder an der rahmeninneren Unterseite des
antriebseitigen Joches montiert ist und die Werkzeug
aufnahme für das Unterwerkzeug an dem unteren, widerla
gerseitigen Joch des Pressengestells axial abgestützt
ist.
Nachteilig an der insoweit erläuterten - bekannten -
Bauart hydraulisch angetriebener Pressen ist die rela
tiv große laterale - rechtwinklig zur zentralen Längs
achse des Antriebs-Hydrozylinders gemessene Ausdehnung
des Pressengestells, dessen Wangen, seitlich an dem An
triebs-Hydrozylinder-Gehäuse vorbeitretend einen rela
tiv großen Abstand voneinander haben müssen, mit der
Folge, daß sowohl im Bereich der antriebs- und widerla
gerseitigen Joche des Pressengestells als auch in des
sen die beiden Joche miteinander verbindenden Wangen
erhebliche Biegemomente auftreten, die nur durch ent
sprechende Querschnittsvergrößerungen der Joche aufge
fangen werden können. Es kommt hinzu, daß die Wangen
unter dem Einfluß der Pressenkräfte auch erhebliche
- elastische - Längungen erfahren, die im Ergebnis zu
einem zusätzlichen Energieverbrauch führen, da ein er
heblicher Anteil der installierten Leistung dazu benö
tigt wird, das Pressengestell gleichsam vorzuspannen,
damit die Pressenkräfte auf das Werkstück übertragen
werden können.
Soweit Pressen der bekannten Bauart zum Prägen von Mün
zen eingesetzt werden, die eine konstante Dicke haben
sollen, wird dies durch eine Anschlagbegrenzung mit
Hilfe beidseits des Prägebereichs angeordneter Festan
schläge, die genau justiert werden müssen, erreicht,
wobei durch solche Anschläge jedoch zusätzlicher late
raler Bauraum benötigt wird, der zu einer entsprechen
den Verbreiterung des Pressengestells und zu einer ent
sprechenden Verstärkung desselben zwingt.
Für die Justierung der Anschläge auf eine vorgegebene
Dicke von Münzen, deren Prägung auch eine definierte
Mindestkraft erfordert, sind zeitaufwendige Justierar
beiten und Prägeversuche erforderlich, bevor mit einem
kontinuierlichen Prägebetrieb begonnen werden kann.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Presse der
eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß,
eine Auslegung der Presse auf eine bestimmte maximale
Pressenkraft vorausgesetzt, das Pressengestell bei
gleichwohl leichterem und räumlich weniger ausladendem
Aufbau im Betrieb der Presse geringeren axialen und la
teralen Verformungen ausgesetzt ist und daß sie zusätz
lich zu einem druckkontrollierten Betrieb ohne Erfor
dernis von Festanschlägen auch einen exakt wegkontrol
lierten Betrieb in einem weiten Bereich ausnutzbarer
Pressenkräfte ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeich
nenden Merkmale (d) bis (g) des Patentanspruchs 1 ge
löst.
Durch die hiernach vorgesehene bauliche Integration des
Antriebs-Hydrozylinder in das Pressengestell, derart,
daß das der Grundform nach kreiszylindrische Zylinder
gehäuse sowohl das antriebseitige Joch des Pressenge
stells als auch mit denjenigen Umfangsbereichen seines
Mantels Abschnitte der Wangen des Pressengestells bil
det, über die das antriebseitige Joch mit dem widerla
gerseitigen Joch zugfest verbunden ist, wird insgesamt
eine wesentlich schlankere und auch in axialer Richtung
weniger ausgedehnte Bauweise des Pressengestells er
zielt, wobei sich bei vergleichbaren Querschnitten der
Wangen des Pressengestells gegenüber einer Presse kon
ventioneller Bauart Rahmenlängungen ergeben, die weni
ger als 50% der bei konventioneller Bauart hinzuneh
menden Rahmenlängungen betragen. Die schon allein hier
durch erreichbare Reduzierung der für den Betrieb des
Druckversorgungsaggregates der Presse zu installieren
den elektrischen Leistung ist erheblich.
Auch durch die Gestaltung des Antriebszylinders mit ei
ner kleinflächigen "Eilgang"-Stufe und einer großflä
chigen, bedarfsweise zuschaltbaren "Last-Kolbenstufe"
des Antriebskolbens in Kombination mit dessen Bewegungs
steuerung mittels eines mit elektrisch impulsgesteuer
ter inkrementaler Positions-Sollwertvorgabe und mecha
nischer Positions-Istwert-Rückmeldung arbeitenden Nach
laufregelventils ist eine bedarfsgerechte weggesteuerte
Veränderung der Pressenkraft und insoweit besonders ra
tionelle Nutzung der installierten Antriebsleistung
möglich. In Kombination mit der nachlaufgeregelten Be
wegungssteuerung des Antriebszylinderkolbens mit der
Antriebsdruck-Überwachung mittels eines elektronischen
Drucksensors ist z. B. ein Prägen von Münzen mit gleich
mäßiger Oberflächenqualität auch dann möglich, wenn die
Dicke der Rohlinge in einem relativ weiten Bereich
streut, da z. B. aus einer differenzierenden Verarbei
tung des Ausgangssignals des Drucksensors erkennbar
ist, ab welcher Kolbenposition der Oberstempel der
Presse auf den Rohling auftrifft und sodann diese Posi
tion als Referenzposition für den weiteren Prägevorgang
benutzbar ist, der dann entsprechend der zu erzielenden
Profiltiefe inkremental exakt weggesteuert durchführbar
ist.
Verglichen mit der gemäß Anspruch 2 vorgesehenen, ein
stückigen Gestaltung des Pressengestells, die eine op
timale Festigkeit desselben ergibt, hat die gemäß den
Ansprüchen 3 und 4 vorgesehene zweiteilige Gestaltung
des Pressengestells den Vorzug der einfacheren
Herstellbarkeit bei gleichwohl guter mechanischer Sta
bilität.
Mit den durch die Merkmale der Ansprüche 5 bis 7 ange
gebenen Gestaltungen und Auslegungen des Antriebszylin
derkolbens, in Kombination mit der durch die Merkmale
der Ansprüche 8 bis 10 angegebenen Auslegung des Druck
versorgungsaggregats auf ein niedriges Ausgangsdruckni
veau und ein hohes Ausgangsdruckniveau lassen sich für
den Betrieb der Presse günstige Abstufungen der Pres
senkräfte erzielen.
Durch die Merkmale der Ansprüche 11 bis 15 sind bevor
zugte Gestaltungen eines auf zwei verschiedenen Aus
gangsdruckniveaus benutzbaren Druckversorgungsaggregats
angegeben, das mit einer eine besonders gute Ausnutzung
der installierten Leistung ermöglichenden Speicher-La
detechnik arbeitet.
Durch die Merkmale der Ansprüche 16 bis 23 sind kon
struktiv einfache und funktionell günstige Gestaltungen
hydraulischer Schaltungs- und Funktionselemente der
Presse angegeben, die eine rasche Umschaltung zwischen
Eilstufen- und Laststufenbetrieb des Antriebszylinders
ermöglichen, die Führung von Öl-Ausgleichsströmen auf
kurzen und widerstandsarmen Strömungspfaden ergeben,
ein ruckfreies und weitgehend geräuschloses Umschalten
von Eilvorschub auf Lastvorschub sowie von Lastvorschub
auf Rückzugsbetrieb des Antriebszylinders ergeben und
einen zuverlässigen Betrieb der Presse über längere
Zeit hinweg gewährleisten.
Mittels eines gemäß den Merkmalen der Ansprüche 24 bis
28 gestalteten Auswerfers ist ein - gleichsam synchro
ner - Betrieb der Presse dahingehend möglich, daß eine
fertig geprägte Medaille zwischen Oberstempel und Un
terstempel noch eingespannt aus dem Prägering ausgeho
ben und im freien Arbeitsbereich der Presse von einem
Greifer erfaßt werden kann, bevor sie durch weiteres
Anheben des Oberstempels und Absenken des Unterstempels
freigegeben wird.
Die erfindungsgemäße Presse ist in einer Auslegung auf
eine maximale Preßkraft von beispielsweise 4×10⁶ N mit
einem Eigengewicht von nur etwa 1% dieser Kraft rea
lisierbar und, verglichen mit einer konventionellen
Presse, mit einer elektrischen installierten Antriebs
leistung betreibbar, die nur etwa 30% derjenigen des
Leistungsbedarfs einer konventionellen Presse entspricht.
Der Bewegungsablauf des Pressenwerkzeuges und gegebe
nenfalls auch des Auswerfers ist frei programmierbar,
wobei im Prinzip eine beliebige Folge von Preßzyklen
erzielbar ist, innerhalb derer die Pressenkraft nach
einer anfänglichen Steigerung wieder abgesenkt, danach
wieder erhöht und wieder abgesenkt wird usw. und die
Spitzenwerte der Pressenkraft innerhalb der jeweiligen
Zyklen vorgebbar sind. Hierbei kann die Drucküberwa
chung gleichsam als Referenz für den durch die Ansteue
rung des Schrittmotors des Nachlaufregelventils wegge
steuerten Ablauf der Pressenzyklen ausgenutzt werden.
In einem solchen programmiert-gesteuerten Betrieb der
Presse lassen sich wegen der rationellen Umschaltbar
keit von Eil- auf Lastvorschubbetrieb mit vergrößerter
Antriebsfläche des Antriebszylinders vergleichsweise
hohe Taktzahlen erreichen. Die Presse ist aber auch ei
nem selbsttätig druckgesteuerten Betrieb dahingehend
zugänglich, daß ab einem Auftreffen des Pressenwerk
zeugs auf den Rohling, was mittels der Drucküberwachung
aus einem Anstieg des Antriebsdruckes erkennbar ist,
die Auslösung eines Vorschubschrittimpulses jeweils
dann erfolgt, wenn sich nach Ausführung eines inkremen
talen Vorschubschrittes der mittels des Drucksensors
erfaßbare Antriebsdruck nicht mehr, zumindest nicht
nennenswert mehr ändert, wobei sich in einem solchen
Betriebsmodus die Zeitspanne, die zwischen der Abgabe
aufeinanderfolgender Ansteuerimpulse verstreicht, stän
dig vergrößert, und der "fertig" geprägte Zustand z. B.
einer Münze daran erkennbar ist, daß die Zunahme des
Antriebsdruckes von Vorschubschritt zu Vorschubschritt
konstant oder nahezu konstant bleibt, was ebenfalls
anhand einer Auswertung des Drucksensor-Ausgangssignals
erkennbar ist.
Diese Art der Steuerung eines Prägevorganges ist insbe
sondere für die Durchführung einer "Muster"-Prägung ge
eignet, anhand derer Erkenntnisse für eine optimierte
Programmierung seriell durchgeführter Prägevorgänge ge
wonnen werden sollen.
Es versteht sich, daß die Presse in sinngemäßer Anpas
sung an den jeweiligen Verwendungszweck auch für ein
Prägen von Münzen oder Medaillen im sogenannten freien
Gesenk, d. h. ohne Prägering sowie auch zum Tiefziehen,
Fließpressen, Kalibrieren, Einsenken und Feinschneiden
verwendbar ist.
Weitere Einzelheiten der erfindungsgemäßen Presse erge
ben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines spe
ziellen Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. Es
zeigen:
Fig. 1 eine Gesamtansicht einer als Münzen- und Me
daillenprägepresse ausgebildeten erfindungsge
mäßen Presse mit hydraulischem Antriebszylinder
und hydraulisch angetriebenem Auswerfer, teil
weise im Schnitt längs einer die zentrale
Längsachse der Presse enthaltenden Radialebene
derselben;
Fig. 2 ein Hydraulikschaltbild der elektrohydrauli
schen Steuerung der Presse gemäß Fig. 1 sowie
des Druckversorgungsaggregats;
Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie III-III der Fig.
1;
Fig. 4 eine halbschematische Schnittdarstellung eines
im Rahmen der Pressensteuerung gemäß Fig. 2
vorgesehenen Nachlaufregelventils und
Fig. 5a und b je ein Diagramm zur Erläuterung der Funk
tion der Presse gemäß Fig. 1.
Die in den Fig. 1 und 2 jeweils insgesamt mit 10 be
zeichnete Presse sei zum Zweck der Erläuterung als eine
zum Prägen von Münzen oder Medaillen hoher Oberflächen
qualität geeignete Prägepresse vorausgesetzt, in der
z. B. flach-kreisscheibenförmige Rohlinge 11, innerhalb
eines Münzringes 12 angeordnet, der die radiale Begren
zung der Prägeform bildet, zwischen einem feststehenden
Unterstempel 13 und einem beweglichen, mittels eines
Antriebs-Hydrozylinders 14 vertikal verfahrbaren Ober
stempel 16 einer prägenden Kaltverformung unterwerfbar
ist, die zu der flach-reliefförmigen Profilierung der
Vorder- und Rückseite der Münze bzw. Medaille und auch
zu deren Randprofilierung führt, die durch die jeweils
komplementäre Gestaltung des Unterstempels 13 des Ober
stempels 16 und des Münzringes 12 vorgegeben sind.
Die Presse 10 ist als vertikale Presse mit senkrecht
verlaufender zentraler Längsachse 17 ausgebildet, ent
lang derer die auf den Rohling 11 zu von diesem wieder
weggerichteten Eil- und Arbeitsvorschubbewegungen sowie
die Rückzugsbewegungen des Oberstempels 16 erfolgen.
In einer typischen Auslegung der Presse 10 ist diese
auf eine auf die Rohlinge 11 ausübbare Prägekraft von
maximal 4×10⁶ N ausgelegt.
Die Presse 10 umfaßt ein insgesamt mit 18 bezeichnetes
Pressengestell, das als in sich geschlossener Rahmen
ausgebildet ist, der ein antriebsseitiges - oberes -
Joch 19, an dem der Antriebs-Hydrozylinder 14 axial ab
gestützt ist, ein widerlagerseitiges Joch 21, an dem
der Unterstempel 13 mit seiner Stempelaufnahme 22
- während des Prägevorganges - axial abgestützt ist,
sowie das antriebsseitige Joch 19 mit dem widerlager
seitigen Joch 21 zugfest miteinander verbindende Wangen
23, 24 umfaßt und die beim Prägevorgang auftretenden Re
aktionskräfte aufnimmt.
Das Pressengestell 18 umfaßt ein oberes, der Grundform
nach zylindrisch-topfförmig gestaltetes Gestellteil, in
das der Antriebs-Hydrozylinder 19 integriert ist, der
art, daß dieses Gestellteil 26 das Gehäuse des Antriebs
zylinders 14 bildet sowie ein unteres, der Grundform
nach zylindrisch-blockförmiges Gehäuseteil 27, von des
sen Oberseite zwei im Querschnitt kreissegmentförmige
Säulen 23′, 24′ gleicher Höhe anfragen, welche untere
Abschnitte der das antriebseitige Joch 19 und das wi
derlagerseitige Joch 21 miteinander verbindenen Wangen
23, 24 bilden. Die beiden Säulen 23′, 24′ bilden mit ih
ren inneren, aufeinander zuweisenden, parallel zueinan
der verlaufenden, ebenen Begrenzungsflächen 28, 29 die
seitlichen Begrenzungen des fensterförmigen Arbeitsbe
reichs 31 der Presse 10, innerhalb dessen gut zugäng
lich die den Oberstempel 16 tragende, obere Stempelauf
nahme 32, der Münzring 12 und der diesen tragende, mas
sive Stützring 33 sowie der Unterstempel 13 und die
diesen tragende untere Stempelaufnahme 22 angeordnet
sind. Das untere Gestellteil 27 ist einschließlich sei
ner Säulen 23′, 24′ symmetrisch bezüglich der zwischen
den beiden inneren, ebenen Begrenzungsflächen 28, 29
verlaufenden, die zentrale Achse 17 enthaltenden verti
kalen Längsmittelebene 34 des Pressengestells 18 ausge
bildet.
Dasselbe gilt, abgesehen von einer zur Sicherung des
Kolbens 36 des Antriebszylinders 14 in ein Verdrehen in
seinem Gehäuse vorgesehen, lediglich schematisch ange
deuteten Geradführung 37, die ein mit einer Längsnut
des Kolbens 36 in gleitfähig formschlüssigem Eingriff
stehendes, gehäusefest angeordnetes Führungsstück um
faßt, auch für das das Gehäuse des Antriebszylinders 14
und das Joch 19 des Pressengestells 18 bildende obere
Gestellteil 26.
Das obere Gestellteil 26, das denselben Außendurchmes
ser (D + 2d) wie das untere Gestellteil 27 hat, sitzt
mit der ringförmigen, ebenen Endstirnfläche 38 seines
ringzylindrischen Mantels 39 auf den ebenen, rechtwink
lig zur zentralen Längsachse 17 des Pressengestells
verlaufenden kreissegmentförmigen Endstirnflächen 41,42
der beiden aufragenden Säulen 23′, 24′ des unteren Ge
stellteils 27 auf und ist mit diesem durch insgesamt
vier vorgespannte Zuganker 43 fest verbunden, wobei die
Gesamtvorspannung dieser Zuganker 43 etwa dem doppelten
Wert der maximal mittels des Antriebszylinders 14 ent
faltbaren Prägekraft entspricht, die von dem Pressenge
stell 18 bei möglichst geringer Verformung desselben
auffangbar sein muß, und gleichmäßig über die vier Zug
anker 43 verteilt ist. Bei dem zur Erläuterung gewähl
ten Auslegungsbeispiel, bei dem die Presse 10 eine ma
ximale Prägekraft von 4×10⁶ N entfaltet, ist somit je
der der Zuganker 43 mit 2×10⁶ N vorgespannt.
Die Zuganker 43 sind, wie der Darstellung der Fig. 1
entnehmbar, als langgestreckte Zugstäbe ausgebildet,
die durch innerhalb des Querschnittsbereiches der Säu
len 23′, 24′ des unteren Gehäuseteils 27 verlaufende
Durchgangsbohrungen 44 des unteren Gehäuseteils 27 hin
durchtreten und über Gewinde-Endabschnitte 46 in Anker
gewinden des oberen Gestellteils 26 verankert sind, die
in von der freien Stirnseite des Gehäusemantels 39 her
eingebrachte Sackbohrungen 47 eingeschnitten sind. Die
Vorspannung der Zuganker 43 wird durch Spannmuttern 48
gehalten, die mit zum Spannen der Zuganker 43 vorgese
henen, an der Unterseite des unteren Gestellteils 27
herausragenden Gewindeabschnitten 49 der Zuganker 43 in
kämmendem Eingriff stehen und sich an der unteren Be
grenzungsfläche 51 des unteren Gestellteils 27 abstüt
zen.
Die zentralen Achsen 52 der durchgehenden Bohrungen 44
des unteren Gestellteils 27 und der diesen entsprechen
dem Gewinde-Sackbohrungen 47 des oberen Gestellteils 26
liegen, wie der Fig. 3 entnehmbar, auf einem Bohrungs
kreis 53, dessen Radius r den Wert r=D/2+d-d′/2 hat,
wobei mit D der lichte Abstand der Säulen 23′, 24′ von
einander, mit d deren größte radiale Dicke und mit d′
die Dicke des Mantels 39 des oberen, zylindrisch-topf
förmigen Gestellteils 26 bezeichnet sind.
Die Anordnung der Durchgangsbohrungen 44 des unteren
Gestellteils 27 ist symmetrisch bezüglich der recht
winklig zu den ebenen Begrenzungsflächen 28, 29 der Säu
len 23′, 24′ verlaufenden vertikalen Quermittelebene des
unteren Gestellteils 27.
Der in praxi höchstmögliche wählbare azimutale Abstand
αd, den die zentralen Achsen 52 der Durchgangsbohrun
gen 44 von der vertikalen Quermittelebene 54 aus gemes
sen haben können, ist durch diejenige Anordnung der
Bohrungen 44 bestimmt, in welcher der rechtwinklig zur
jeweiligen ebenen Begrenzungsfläche 28 bzw. 29 der Säu
len 23′ bzw. 24′ gemessene Abstand (as) der jeweils
zentralen Bohrungsachse 52 von dieser ebenen Begren
zungsfläche 28 bzw. 29 gleich dem radialen Abstand (ar)
der jeweiligen zentralen Achse 52 von der äußeren, zy
lindrischen Mantelfläche 56 bzw. 57 der jeweiligen Säu
le 23′ bzw. 24′ ist. Hierbei ist natürlich vorausge
setzt, daß der Durchmesser der Zuganker 43 und der von
diesen durchsetzten Bohrungen 44 etwa gleich dem Wert
der genannten Abstände as und ar ist, damit zwischen
den Bohrungen 54 und den jeweiligen Begrenzungsflächen
28, 29 bzw. 56, 57 genügend Material vorhanden ist. Je
nach dem Wert des Verhältnisses d/D in dem mit d die
entlang der vertikalen Quermittelebene 54 gemessene
größte Dicke der Säulen 23′, 24′ bezeichnet ist, lassen
sich Werte des azimutalen Abstandes d der zentralen
Bohrungsachsen 52 von der Quermittelebene 54 zwischen
20° und knapp 40° erreichen, was für eine gute Vertei
lung der im Pressengestell 18 wirksamen Vorspannkräfte
ausreichend ist.
In den Jochbereich 21 des unteren Gestellteils 27 ist
ein insgesamt mit 58 bezeichneter Auswerfer integriert,
der seinerseits als doppeltwirkender linearer Hydrozy
linder ausgebildet ist, dessen insgesamt mit 59 be
zeichneter Kolben an der unteren Stempelaufnahme 22 an
greift und soweit nach oben verfahrbar ist, daß die ge
prägte Münze oder Medaille außer Eingriff mit dem Münz
ring 12 gebracht werden kann.
Zur Erläuterung des Antriebskonzepts der Presse 10 und
deren funktioneller Eigenschaften sind nunmehr wieder
auf das Hydraulikschaltbild der Fig. 2 Bezug genommen,
in der anhand der Fig. 1 und 3 hinsichtlich ihrer bau
lichen Gestaltung schon erläuterte Bau- und Funktions
elemente mit denselben Bezugszeichen belegt sind wie in
den Fig. 1 und 3, was auch den Verweis auf deren Be
schreibung anhand dieser Fig. beinhalten soll.
Der Kolben 36 des als Leistungsantrieb vorgesehenen Hy
drozylinders 14 hat zwei durch eine Kolbenstange 61
fest miteinander verbundene Kolbenflansche 62, 63 der
unterschiedlichen Durchmesser D₁ und D₂, die in Boh
rungsstufen 64, 66 entsprechend verschiedenen Durchmes
sers druckdicht verschiebbar geführt sind, wobei die
Kolbenstange 61 durch eine die beiden Bohrungsstufen
64, 66 miteinander verbindende zentrale Durchgangsboh
rung 67 druckdicht verschiebbar hindurchtritt.
Innerhalb der gemäß der Darstellung der Fig. 1 und 2
von oben her in das zylindrisch-topfförmige Gestellteil
26 eingebrachten, dem Durchmesser nach kleineren Boh
rungsstufe 64, die mittels eines Gehäusedeckels 68
druckdicht abgeschlossen ist, ist durch den dem Durch
messer D₁ nach kleineren Kolbenflansch 62 ein oberer
Antriebsdruckraum 69 gegen einen unteren, von der Kol
benstange 61 axial durchsetzten, ringförmigen Antriebs
druckraum 71 druckdicht beweglich abgegrenzt, in den
permanent der momentan anstehende Ausgangsdruck des
insgesamt mit 72 bezeichneten Druckversorgungsaggregats
eingekoppelt ist, das auf einen Betrieb mit verschiede
nen Werten des maximalen Ausgangsdruckes ausgelegt ist.
Durch eine zentrale Bohrung 73 des Gehäusedeckels 68
ist, in dieser druckdicht verschiebbar, eine schlanke
Kolbenstange 74 des Antriebskolbens 36 des Antriebszy
linders 14 herausgeführt, deren freies Ende 76 als Zahn
stange ausgebildet ist, durch deren im Betrieb der Pres
se 10 erfolgende Ab- und Aufbewegungen ein Zahnrad 77
in alternativen Drehrichtungen antreibbar ist, mit dem
drehfest eine Gewindespindel 78 verbunden ist, welche
ihrerseits Funktionselement einer mechanischen Rückmel
de-Einrichtung eines zur Bewegungssteuerung des Ober
stempels 16 der Presse 10 vorgesehenen Nachlauf-Regel
ventils 79 ist, das mit elektrisch steuerbarer Vorgabe
des Sollwertes der Position des Antriebszylinderkolbens
36 bzw. des Oberstempels 16 und mechanischer Rückmel
dung des Positions-Istwertes über den Zahnstangentrieb
76, 77 arbeitet.
Über dieses Nachlaufregelventil 79, das nachfolgend an
hand seiner Funktion noch eingehender erläutert werden
wird, ist der obere, durch den kleineren Kolbenflansch
62 axial beweglich begrenzte Antriebsdruckraum 69 mit
Druck beaufschlagbar, alternativ dazu druck-entlastbar.
Der Betrag A₁ der Ringfläche 81, auf der der kleinere
Kolbenflansch 62 einem in den oberen Antriebsdruckraum
69 eingekoppelten Druck ausgesetzt ist, von dem Faktor
2 größer als der Betrag A₂ der Ringfläche 82 der klei
neren Kolbenstufe 62, auf der diese dem in dem unteren
ringförmigen Antriebsdruckraum 71, der ebenfalls durch
die kleinere Kolbenstufe 62 axial beweglich begrenzt
ist, herrschenden Ausgangsdruck des Druckversorgungs
aggregats 72 ausgesetzt ist.
Durch den in der größeren Bohrungsstufe 66 des oberen
Gestellteils 26 druckdicht verschiebbaren größeren Kol
benflansch 63 des Antriebszylinder-Kolbens 36 ist ein
weiterer, von der die beiden Kolbenflansche 62 und 63
miteinander verbindenden Kolbenstange 61 axial durch
setzter, ringförmiger Antriebsdruckraum 83 axial beweg
lich begrenzt, in den ebenfalls über das Nachlauf-Re
gelventil 79 und ein diesem nachgeschaltetes Flächen-
Zuschaltventil 84 Druck einkoppelbar ist, mit dem der
größere Kolbenflansch 36 auf einer Ringfläche 86 beauf
schlagbar ist, deren Betrag A₃ wesentlich größer ist
als der Betrag A₁ der oberen Ringfläche 81 der kleine
ren Kolbenstufe 62, wobei in einer typischen Auslegung
der Presse 10 das Verhältnis A₁/A₃ etwa den Wert 1/8
hat.
Durch den größeren Kolbenflansch 63 ist weiter gegen
den ringförmigen Antriebsdruckraum 83 ein druckloser
Ringraum 87 druckdicht beweglich abgegrenzt, der mit
Hydrauliköl verfüllt ist und mit einem symbolisch als
"Vorrats-Behälter 88" dargestellten Nachlaufraum in
ständig-kommunizierender Verbindung gehalten ist, der
konstruktiv oberhalb des größeren Antriebsdruckraumes
83 angeordnet ist und über ein Nachströmventil 89, das
in der Lage ist, einen großen Strömungsquerschnitt
freizugeben, mit dem großflächig begrenzten Antriebs
druckraum 83 verbindbar ist.
Der Nachlaufraum steht über eine Überlaufleitung 91 mit
dem Vorratsbehälter 92 des Druckversorgungsaggregats 72
in Verbindung und hat eine Aufnahmekapazität, die min
destens der Summe der maximalen Ölvolumina entspricht,
die von dem oberen Antriebsdruckraum 69, der durch den
Gehäusedeckel 68 abgeschlossen ist und dem großflächig
begrenzten, von der Kolbenstange 61 axial durchsetzten
Antriebsdruckraum 83 aufgenommen werden können, durch
deren Druckbeaufschlagung auf das Werkstück 11 zu - ab
wärts - gerichtete Eil-Vorschub- und Last-Vorschubbewe
gungen des Kolbens 36 des Antriebs-Hydrozylinders 14
steuerbar sind.
Die gehäusefeste axiale Begrenzung des drucklosen Ring
raumes 37 ist, wie am besten aus der Fig. 1 ersicht
lich, durch die obere Ringstirnfläche 93 einer in die
Bohrungsstufe 66 des großen Durchmessers D₂ druckdicht
und verschiebefest eingesetzten Gleithülse 94 gebildet,
in der der Antriebskolben 36 mit einer die Gleithülse
94 axial durchsetzenden Kolbenstange 96 druckdicht ver
schiebbar geführt ist, wobei der Durchmesser dieser
Kolbenstange 96, die auch in der obersten Endposition
des Antriebskolbens 36 noch mit einem kurzen Endab
schnitt 36′ in den Arbeitsraum 31 der Presse 10 hinein
ragt, nur geringfügig kleiner ist als der seitliche Ab
stand D der aufragenden Säulen 23′, 24′ des unteren Ge
stellteils 27, der wiederum etwas kleiner ist als der
dem Außendurchmesser der Gleithülse 94 entsprechende
Durchmesser D₂ der größeren Bohrungsstufe 66, so daß
die Hülse mit kreisabschnittsförmigen Randbereichen ih
rer unteren Ringstirnfläche 97 auf den ebenen Endstirn
flächen 41, 42 der Säulen 23′, 24′ vertikal abgestützt
ist.
Das Volumen der Hydraulikölmenge, die aus dem drucklo
sen Ringraum 87 verdrängt wird, der über eine Abström
leitung 98 direkt mit dem Nachlaufraum 88 verbunden
ist, entspricht etwa 1/3 bis 1/2 des Volumens derjeni
gen Hydraulikölmenge, die in den großflächig begrenzten
ringförmigen Antriebsdruckraum 83 eintritt, wenn der
Kolben 36 seinen auf den Rohling 11 zugerichteten Eil-
Vorschub- und/oder Last-Vorschub-Hub ausführt.
Bevor im weiteren auf die Steuerung von Preß- und Prä
gevorgängen mittels des Nachlaufregelventils 79, des
Flächenzuschaltventils 84 und des Nachströmventils 89
sowie eines weiteren Nachlaufregelventils 99 eingegan
gen wird, das zur Steuerung des Auswerfers 58 vorgese
hen ist, sei zunächst noch auf Einzelheiten der Gestal
tung und Auslegung des Druckversorgungsaggregates 72
eingegangen, das eine Druckversorgung der Presse 10 auf
zwei verschiedenen Ausgangsdruckniveaus von z. B. 70 bar
und z. B. 280 bar vermittelt und dementsprechend einen
Niederdruck-Versorgungsausgang 101 und einen Hochdruck-
Versorgungsausgang 102 hat, an dem jedoch auch der nie
dere Ausgangsdruck von 60 bar bereitstellbar ist.
Das Druckversorgungsaggregat 72 umfaßt einen Nieder
druckspeicher 103 und einen Hochdruckspeicher 104, die
mittels je einer Hydraulikpumpe 106 bzw. 107 und über
je ein als Rückschlagventil dargestelltes Speicher-La
deventil 108 bzw. 109, das durch höheren Druck am
Druckausgang der zugeordneten Pumpe 106 bzw. 107 als am
Versorgungsanschluß 111 bzw. 112 des Niederdruckspei
chers 103 bzw. des Hochdruckspeichers 104 in seine Of
fenstellung gelangt und sonst sperrend ist, aufladbar
sind.
Das Druckniveau, auf das der jeweilige Druckspeicher
103 bzw. 104 aufladbar ist, ist durch je ein Druckbe
grenzungsventil 113 bzw. 114 mit einstellbarem Druck
grenzwert bestimmt. Die beiden Hydraulikpumpen 106, 107
haben einen gemeinsamen elektromotorischen Antrieb 116,
der jeweils dann eingeschaltet wird, wenn das Ausgangs
druckniveau mindestens eines der beiden Druckspeicher
103, 104 auf einen Wert abgefallen ist, der z. B. 5%
niedriger ist als der durch das jeweilige Druckbegren
zungsventil 113 bzw. 114 festgelegte Druck-Grenzwert
und wieder ausgeschaltet wird, sobald dieser überschrit
ten wird.
Die diesbezügliche Art der selbsttätigen Ansteuerung
des Pumpenantriebs 116 ist durch zwei Druckschalter
117, 118 mit einstellbarer Hysterese veranschaulicht.
Der Ausgang 110 des das Ausgangsdruckniveau des Hoch
druckspeichers 104 bestimmenden Druckbegrenzungsventils
114 ist mit dem an den Druckausgang der Niederdruckpum
pe 106 angeschlossenen Eingang 115 des das Ausgangs
druckniveau des Niederdruckspeichers 103 bestimmenden
Druckbegrenzungsventils 113 verbunden, das daher mit
dem Druckbegrenzungsventil 114 des Hochdruckspeichers
104 hydraulisch in Reihe geschaltet ist.
Durch diese hydraulische Serienschaltung der beiden
Druckbegrenzungsventile 113, 114 wird erreicht, daß im
Zuge von Auflade-Phasen des Niederdruckspeichers 103,
während derer der Hochdruckspeicher 104 einer Aufladung
nicht bedarf, die diesem zugeordnete Hydraulikpumpe 107
auch zur Aufladung des Niederdruckspeichers 103 mit
wirkt.
Zwischen den Versorgungsanschluß 111 des Niederdruck
speichers 103 und den Niederdruckversorgungsausgang 101
des Druckversorgungsaggregats 72 ist ein - erstes -
Druckversorgungssteuerventil 119 geschaltet, das als
2/2-Wege-Magnetventil ausgebildet ist, das eine feder
zentrierte - sperrende - Grundstellung 0 hat und bei
Ansteuerung seines Steuermagneten 121 mit einem Aus
gangssignal einer zur Betriebssteuerung der Presse 10
vorgesehenen elektronischen Steuereinheit 120 in eine
Durchflußstellung I umschaltbar ist, in welcher der
Versorgungsanschluß 111 des Niederdruckspeichers 103
unmittelbar mit dem Niederdruckversorgungsausgang 101
des Druckversorgungsaggregats 72 verbunden ist und da
her der Ausgangsdruck des Niederdruckspeichers 103 an
diesem Niederdruckversorgungsausgang 101 bereitgestellt
ist.
Zu dem als 2/2-Wege-Magnetventil ausgebildeten ersten
Druckversorgungssteuerventil 119 ist ein als druckkom
pensierte Drossel ausgebildeter Strommengenregler 122
parallelgeschaltet, über den auch dann, wenn sich das
Druckversorgungs-Steuerventil 119 in seiner sperrenden
Grundstellung 0 befindet, ein dem Betrage nach geringer
Hydrauliköl-Strom zum einen zu dem Niederdruckausgang
101 des Druckversorgungsaggregates und zum anderen über
ein Rückschlagventil 123 auch zum Hochdruckausgang 102
des Druckversorgungsaggregats 72 strömen kann, wobei
dieses Rückschlagventil durch relativ höheren Druck am
Niederdruckausgang 101 als am Hochdruckausgang 102 in
seine Offen-Stellung gesteuert und sonst sperrend ist.
Das Druckversorgungsaggregat 72 umfaßt weiter ein zwei
tes als 2/2-Wege-Magnetventil ausgebildetes (Hoch-)
Druckversorgungssteuerventil 124, das zwischen den Ver
sorgungsanschluß 112 des Hochdruckspeichers 104 und den
Hochdruckausgang 102 des Druckversorgungsaggregats 72
geschaltet ist.
Die - federzentrierte - Grundstellung 0 dieses zweiten
Druckversorgungssteuerventils 124 ist seine Sperrstel
lung, die bei Erregung seines Steuermagneten 126 mit
einem Ausgangssignal der elektronischen Steuereinheit
120 eingenommene erregte Stellung I seine Durchfluß-
Stellung, in welcher der Versorgungsanschluß 112 des
Hochdruckspeichers 104 mit dem Hochdruckausgang 102 des
Druckversorgungsaggregats 72 verbunden, dieser jedoch
- wegen der Sperrwirkung des Rückschlagventils 123 ge
gen das Niederdruck-Versorgungssteuerventil 119 und den
Strommengenregler 122 abgesperrt ist.
Solange beide Druckversorgungssteuerventile 119 und 124
ihre sperrende Grundstellung 0 einnehmen, steht an bei
den Druckausgängen 101 und 102 des Druckversorgungs
aggregats 72 der Ausgangsdruck des Niederdruckspeichers
103 an und kann für einen wegen der durch den Strommen
genregler 122 begrenzten Ölstrom für einen "langsamen",
von Hand gesteuerten Notbetrieb der Presse genutzt wer
den. Im betriebsbereiten Zustand der Presse 10 und ih
res Druckversorgungsaggregats 72 ist bei geöffnetem
Niederdruck-Versorgungssteuerventil 121 und gesperrtem
Hochdruck-Versorgungssteuerventil 124 an beiden Druck
ausgängen 101, 102 des Druckversorgungsaggregats 72 der
Ausgangsdruck des Niederdruckspeichers 103 mit hoher
hydraulischer Leistung nutzbar, da der Strommengenreg
ler 122 durch das Versorgungssteuerventil 119 über
brückt ist.
Ist gleichzeitig auch das zweite Versorgungssteuerven
til 124 des Druckversorgungsaggregats 72 in seine Durch
flußstellung I umgeschaltet, so ist am Hochdruckausgang
102 des Druckversorgungsaggregats 72 der Ausgangsdruck
des Hochdruckspeichers 104 bereitgestellt, während am
Niederdruckausgang 101 weiterhin der Ausgangsdruck des
Niederdruckspeichers 103 ansteht.
Im Unterschied zu dem Antriebszylinder 14 der Presse
10, dessen Druckversorgung über den Hochdruckausgang
102 des Druckversorgungsaggregats 72 erfolgt, so daß
der Antriebszylinder 14 wahlweise auf dem niedrigen
Ausgangsdruckniveau des Niederdruckspeichers 103 oder
dem hohen Ausgangsdruckniveau des Hochdruckspeichers
104 versorgbar ist, ist der Auswerfer 58 ausschließlich
über den Niederdruckausgang 101 des Druckversorgungs
aggregates 72 druckversorgt.
Bei der insoweit geschilderten Auslegung des Druckver
sorgungsaggregats 72 und Gestaltung des Antriebszylin
ders 14 der Presse 10 kann diese in vier verschiedenen
Werten Fmax1 bis Fmax4 der maximal erreichbaren Präge
kraft entsprechenden Betriebsarten benutzt werden, näm
lich:
- 1. Einstellung des Druckversorgungsaggregats 72 auf niedrigen Ausgangsdruckpegel am Druckversorgungs ausgang 102 und Steuerung der Preß- bzw. Prägekraft der Presse 10 allein durch Einkopplung von Druck mittels des Nachlaufregelventils 79 in den oberen, durch die kleinere Kolbenstufe 62 des Kolbens 36 des Antriebszylinders 14 begrenzten Antriebsdruck raum 69, während der durch die größere Kolbenstufe 63 begrenzte ringförmige Antriebsdruckraum 83 drucklos bleibt und in diesem Antriebsdruckraum 83 über das in seine Durchfluß-Stellung I umgeschalte te Nachströmventil 89 Hydrauliköl aus dem Nachlauf raum 88 nachströmen kann. Da der durch den kleine ren Kolbenflansch 62 axial beweglich begrenzte Ringraum 71 permanent an den Druckversorgungsaus gang 102 des Druckversorgungsaggregats 72 ange schlossen ist, an dem wahlweise der niedrige Aus gangsdruck pN oder der hohe Ausgangsdruck pH be reitgestellt wird, ist in dieser Betriebsart der Presse die von dieser maximal entfaltbare Präge kraft Fmax1 durch die Beziehung Fmax1 = (A₁ - A₂) × pN (1)gegeben.
- 2. Die Betriebsart ist hinsichtlich der ausschließli chen Nutzung des kleineren Kolbenflansches 62 zur Antriebssteuerung der Presse 10 dieselbe wie unter 1. erläutert, jedoch wird das Druckversorgungsaggre gat 72 auf dem höheren Ausgangsdruckniveau pH am Druckversorgungsausgang 102 betrieben, so daß sich für den Maximalwert Fmax2 der entfaltbaren Prägekraft die Beziehung Fmax2 = (A₁ - A₂) × pH (2)ergibt.
- 3. Das Druckversorgungsaggregat 72 ist auf den Betrieb
mit niedrigem Ausgangsdruckniveau pN am Druckver
sorgungsausgang 102 eingestellt, jedoch wird nun
mehr die Entfaltung der Pressenkraft sowohl durch
Druckeinkopplung in den oberen, durch den kleineren
Kolbenflansch 62 beweglich begrenzten Antriebsdruck
raum 69 als auch in den durch den größeren Kolben
flansch 63 des Kolbens 36 des Antriebszylinders 14
beweglich begrenzten, von der seine beiden Kolben
flansche 62 und 63 miteinander verbindenden Kolben
stange 61 axial durchsetzten Antriebsdruckraum 83
gesteuert, wobei in dieser Betriebsart der Presse
10 der Maximalwert Fmax3 der erreichbaren Prägekraft
durch die Beziehung
Fmax3 = (A₃ × pN + (A₁ - A₂) × pN (3)gegeben ist.
In dieser Betriebsart ist in derjenigen Phase der selben, in der Druck in den großflächig begrenzten Antriebsdruckraum 83 angekoppelt wird, das Flächen zuschaltventil 84 aus seiner sperrenden Grundstel lung 0 in seine Durchflußstellung I umgeschaltet, in welcher der Steueranschluß 127 des Nachlaufre gelventils 79 der permanent an den Versorgungsan schluß 128 des oberen, durch den kleineren Kolben flansch 62 beweglich begrenzten Antriebsdruckraumes 69 des Antriebszylinders 14 angeschlossen ist, auch mit dem Versorgungsanschluß 130 des durch den größe ren Kolbenflansch 63 axial beweglich begrenzten ringförmigen Antriebsdruckraumes 83 verbunden ist, während in dieser Druckaufbau-Betriebsphase das Nachströmventil 89 in seine sperrende Grundstellung 0 zurückgeschaltet ist und dadurch der Versorgungs anschluß 128 des größerflächig begrenzten Antriebs druckraumes 83 gegen den Nachlaufraum 88 abgesperrt ist. - 4. Steuerung der Prägekraft-Entfaltung wie unter 3.
erläutert, jedoch unter Ausnutzung des hohen Aus
gangsdruckniveaus pH am Druckversorgungsausgang 102
des Druckversorgungsaggregats 72.
Der Maximalwert Fmax4 ist in dieser Betriebsart der Presse 10 durch die Beziehung Fmax4 = A₃ × pH + (A₁ - A₂ × pH) (4)gegeben.
Zur Erläuterung einer speziellen und bevorzugten Ausle
gung der Presse 10 sei angenommen, daß das Druckversor
gungsaggregat 72 auf dem niedrigen Ausgangsdruckniveau
pN von 70 bar und dem hohen Ausgangsdruckniveau pH von
280 bar benutzbar ist. Für die wirksame Fläche A₁ des
kleineren Kolbenflansches 62, durch die der obere An
triebsdruckraum 69 beweglich begrenzt ist, sei ein Wert
von 200 cm² angenommen und für die ringförmige "Gegen"-
Fläche A₂ ein Wert von 100 cm², während für die Fläche
A₃ des größeren Kolbenflansches 63, mit der dieser den
Antriebsdruckraum 83 beweglich begrenzt ein Wert von
1500 cm³ gewählt ist. Bei dieser - angenommenen - Aus
legung der Presse 10 ergeben sich für deren in den ver
schiedenen Betriebsarten erreichbaren Maximalwerte Fmax1
bis Fmax4 der Pressenkräfte unter Vernachlässigung von
Reibungskräften die Werte 70 kN, 280 kN, 1120 kN sowie
4480 kN, die in dem Verhältnis 1/4/4²/4³ stehen.
Eine derartige exponentielle Stufung der Maximalwerte
Fmax1 bis Fmax4 läßt sich für den Fall, daß ein bestimmtes
Verhältnis Q = A₃/(A₂ - A₁) der wirksamen Kolbenflansch
flächen des Kolbens 36 des Antriebszylinders 14 vorge
geben ist, im allgemeinen Fall dadurch erreichen, daß
für das Verhältnis q = pH/pN der nutzbaren Ausgangs
drücke des Druckversorgungsaggregates 72 der Wert
eingestellt wird, z. B. durch entsprechende Einstellung
der Grenzwerte der Druckbegrenzungsventile 113 und 114
und, für den Fall, daß das Verhältnis q = pH/pN der nutz
baren Ausgangsdrücke des Druckversorgungsaggregates 72
vorgegeben ist, das Flächenverhältnis Q = A₃/(A₂ - A₁)
der genannten "Antriebs"-Flächen 81 (A₁), 82 (A₂) und
86 (A₃) auf den Wert
Q = q² - 1 (6)
ausgelegt wird.
Das zur Steuerung der Eil- und Last-Vorschubbewegungen
des Antriebszylinderkolbens 36 bzw. des Oberstempels 16
der Presse 10 vorgesehene Nachlaufregelventil 79, das
seinem Aufbau nach als bekannt vorausgesetzt werden
kann, so daß eine ins Detail gehende bauliche Erläute
rung dieses Ventils einschließlich der Art seiner elek
trischen Ansteuerung mittels eines elektrischen Schritt
motors oder eines AC-Motors 129 zur Vorgabe von Posi
tions-Sollwerten des Antriebszylinderkolbens 36 sowie
der Positions-Istwert-Rückmeldung über den Zahnstangen
trieb 76, 77 und die Rückmeldespindel 78 nicht erforder
lich erscheint, ist beim dargestellten Ausführungsbei
spiel als 3/3-Wege-Proportionalventil ausgebildet, das
durch Ansteuerung des Sollwertvorgabe-Motors 129 in
alternativen Drehrichtungen in alternative Funktions
stellungen I und II steuerbar ist, die den alternativen
Bewegungsrichtungen "abwärts" und "aufwärts" des An
triebszylinderkolbens 36 des Antriebszylinders 14 der
Presse 10 zugeordnet sind.
In der dargestellten Grundstellung 0 des Nachlaufregel
ventils 79 sind dessen mit dem sowohl auf hohem wie
auch auf niedrigem Ausgangsdruckniveau pH und pN perma
nent verbundener P-Versorgungsanschluß 131, der über
eine Rücklaufleitung 132 mit dem Nachlaufraum 88 ver
bundene T-Versorgungsanschluß 133 und der permanent mit
dem Versorgungsanschluß 128 des oberen Antriebsdruck
raumes 69 des Antriebszylinders 14 permanent verbundene
Steueranschluß 127 über eine Eingangsdrossel 134 und
eine Ausgangsdrossel 136 jeweils hohen Strömungswider
standes miteinander verbunden, so daß diese Grundstel
lung 0 des Nachlaufregelventils 79 gleichsam als Sperr
stellung wirkt, in welcher der Steuerausgang 127 des
Nachlaufregelventils 79 sowohl gegen dessen P-Versor
gungsanschluß 131 als auch gegen dessen T-Versorgungs
anschluß 133 abgesperrt ist, gleichwohl jedoch Regel
vorgänge, die nur kleine Volumenströme erfordern, noch
möglich sind.
Für das Nachlaufregelventil 79 ist - innerhalb bekann
ter Varianten - eine Auslegung und Gestaltung vorausge
setzt, zu deren Erläuterung nunmehr auch auf die halb
schematische Darstellung der Fig. 4 Bezug genommen sei.
Hierbei ist das Nachlauf-Regelventil als Schieberventil
vorausgesetzt, dessen Ventilkörper durch das 3/3-Wege
ventilsymbol präsentiert ist. Innerhalb des im wesent
lichen durch den P-Versorgungsanschluß 131 den T-Ver
sorgungsanschluß 133 und den Steueranschluß 127 des
Ventils 79 repräsentierten Gehäuses desselben, das
feststehend angeordnet ist und beim dargestellten Aus
führungsbeispiel auf das antriebsseitige Joch 19 des
Pressengestells 18 montiert ist, ist der Ventilkörper
des Nachlaufregelventils 79 parallel zur gemeinsamen
zentralen Längsachse 137 der Abtriebswelle 138 des
Schrittmotors 129 einer durch diesen antreibbaren Hohl
welle 139 und der an einem feststehenden Gehäuseelement
141 des Gehäuses des Nachlaufregelventils 79 drehbar,
axial jedoch unverschiebbar gelagerten Gewindespindel
78 hin- und herverschiebbar angeordnet, wodurch das
Nachlaufregelventil 79 in seine alternativen Durchfluß
stellungen I und II steuerbar ist.
Die Hohlwelle 139 hat an ihrem Schrittmotor-seitigen
Ende eine innere Geradverzahnung 141, über die sie mit
einer komplementären äußeren Geradverzahnung 142 der
Abtriebswelle 138 in spielfrei kämmendem, jedoch axial
gleitfähigem Eingriff steht, wodurch die Hohlwelle 139
rotatorisch antreibbar und relativ zu der Abtriebswelle
138 des Schrittmotors 129 axial hin- und herverschieb
bar ist.
An ihrem der Abtriebswelle 138 des Schrittmotors 129
abgewandten Ende ist die Hohlwelle mit einem zu dem Ge
winde der Gewindespindel 178 komplementären Innengewin
de 143 versehen, über das sie in spielfrei kämmendem,
als nicht selbsthemmend vorausgesetzten Eingriff mit
der Gewindespindel 78 steht, deren Gewinde eine große
Steigung von z. B. 10 mm/U hat, so daß die Hohlwelle
139, wenn sie relativ zu der Gewindespindel 78 eine Um
drehung ausführt, gegenüber dieser auch eine axiale
Verschiebung von 10 mm erfährt, je nach Drehrichtung
des Schrittmotors in Richtung des Pfeils 144 oder in
Richtung des Pfeils 146 der Fig. 4.
Zur Übertragung der axialen Hin- und Herbewegungen der
Hohlwelle 139 auf den Ventilkörper des Nachlaufregel
ventils 79 sind an dessen einander gegenüberliegenden
Stirnseiten formschlüssig angreifende Betätigungsele
mente 147 und 148 vorgesehen, die mittels je eines Ku
gellagers 149 bzw. 151 mit der Hohlwelle 139 verschie
befest verbunden, gegenüber deren Rotationsbewegungen
jedoch entkoppelt sind und durch ihren formschlüssigen
Eingriff mit dem Ventilkörper des Nachlaufregelventils
79 gegen ein Verdrehen gesichert sind.
Das Nachlaufregelventil 79 ist so ausgebildet, daß sein
Ventilkörper, wenn der Schrittmotor 129, gesehen in
Richtung des Pfeils 152 der Fig. 4, zu einer Drehung
seiner Abtriebswelle 138 in Richtung des Pfeils 153
angesteuert ist, d. h. zu einer Drehung im Uhrzeiger
sinn, Stillstand der Gewindespindel 78 vorausgesetzt,
eine Verschiebung in Richtung des Pfeils 144 der Fig.
4, d. h. gemäß dieser Darstellung nach rechts erfährt,
wodurch das Nachlaufregelventil in seine Funktionsstel
lung I gelangt, in welcher der T-Anschluß 133 des Nach
laufregelventils 79 gegen den Nachlaufraum 88 abge
sperrt ist und der Steueranschluß 127 des Nachlaufre
gelventils 79 über einen in dieser Funktionsstellung I
freigegebenen Durchflußpfad 154 des Nachlaufregelven
tils 79, dessen Querschnitt mit zunehmender Auslenkung
des Ventilkörpers in Richtung des Pfeils 144 der Fig.
4, zu dieser proportional zunimmt, mit dem Druckversor
gungsanschluß 102 des Druckversorgungsaggregats 72 ver
bunden ist, an dem, je nach Ansteuerung der Druckver
sorgungssteuerventile 119 und 124 des Druckversorgungs
aggregats 72 der niedrige oder der hohe Ausgangsdruck
pN oder pH ansteht, der für den Betrieb der Presse 10
genutzt werden soll.
Durch die hieraus resultierende Druckbeaufschlagung
mindestens des oberen Antriebsdruckraumes 69, der durch
den kleineren Kolbenflansch 62 des Antriebszylinderkol
bens 36 axial beweglich begrenzt ist, erfolgt eine Ver
schiebung des Antriebszylinderkolbens 36 in Richtung
des Pfeils 156 der Fig. 1, die auf den zu prägenden
Rohling 11 zu gerichtet ist und zu einer in Richtung
des Pfeils 156′ erfolgenden Verschiebung der mit dem
Antriebszylinderkolben 36 fest verbundenen Zahnstange
76 führt, aus der, gesehen in Richtung des Pfeils 157
der Fig. 4 ein rotatorischer Antrieb des Zahnrades 77
des Zahnstangentriebes 76, 77 resultiert, durch den die
Gewindespindel 78 zu einer Rotation in Richtung des
Pfeils 158 der Fig. 4 angetrieben wird, d. h. im Gegen
uhrzeigersinn, wodurch die Hohlwelle 139 nunmehr eine
in Richtung des Pfeils 159 der Fig. 4 gerichtete Ver
schiebung erfährt, durch die der Ventilkörper des Nach
laufregelventils 79 wieder im Sinne der Rückkehr in
seine - "sperrende" - Grundstellung 0 bewegt wird, mit
der der Stillstand des Antriebskolbens 36 des Antriebs-
Hydrozylinders 14 verknüpft ist.
Die Geschwindigkeit, mit der sich der Antriebskolben 36
in Richtung des Pfeils 156′ auf den Rohling 11 zubewegt,
ist, solange über das Nachlaufregelventil 79 Hydraulik
öl hinreichend rasch nachströmen kann, durch die Fre
quenz der Ansteuerimpulse bestimmt, mit denen der
Schrittmotor 129 angesteuert wird, wobei mit jedem Im
puls eine inkrementale Drehung des Rotors des Schritt
motors 129 um jeweils denselben Winkelbetrag erfolgt.
Durch die Anzahl der ab Beginn der Bewegung des An
triebszylinderkolbens 36 dem Schrittmotor 129 zugeführ
ten Ansteuerimpulse ist somit ein Momentanwert der
Sollposition des Antriebszylinderkolbens 36 vorgegeben,
dem seine Ist-Position um einen Nachlaufweg nacheilt,
der dem durch das Übersetzungsverhältnis des Zahnstan
gentriebes 76, 77 dividierten Betrag der Auslenkung des
Ventilkörpers des Nachlaufregelventils 79 aus seiner
Grundstellung 0 entspricht.
Wird die Ausgabe von Positions-Sollwertimpulsen, mit
denen der Schrittmotor 129 angesteuert wird, beendet
wird, so bewirkt die den Zahnstangentrieb 76, 77 und die
Rückmeldespindel 78 umfassende - mechanische - Rückmel
deeinrichtung des Nachlaufregelventils 79, daß dieses
in seine Grundstellung 0 zurückgestellt wird, wobei der
Antriebskolben 36 mit exponentiell abnehmender Geschwin
digkeit sich der mit dem letzten Ansteuerimpuls des
Schrittmotors vorgegebenen Soll-Position nähert. Dies
gilt jedenfalls so lange, wie der Oberstempel 16 der
Presse 10 noch nicht auf den Rohling 11 aufgelaufen
ist.
Läuft der Oberstempel 16 im Verlauf einer insoweit ge
schilderten Vorschub-Bewegung des Antriebskolbens 36
des Antriebszylinders 14 auf den Rohling auf, wodurch
dessen kalt verformende Bearbeitung einsetzt, so führt
dies, da der Rohling 11 der Vorschubbewegung des An
triebskolbens 36 einen erhöhten Widerstand entgegen
setzt, zu einer Vergrößerung des Nachlaufweges und zu
einer Druckerhöhung im oberen Antriebsdruckraum 69 des
Antriebs-Hydrozylinders, da der Antriebskolben 36 nicht
mehr rasch genug der Positions-Sollwert-Vorgabe folgen
kann.
Zur Überwachung des im Vorschubbetrieb des Hydrozylin
ders 14 in dessen oberem Antriebsdruckraum 69 herrschen
den Druckes pV ist ein Drucksensor 161 vorgesehen, der
ein der elektronischen Steuereinheit 120 zugeleitetes
elektrisches Ausgangssignal erzeugt, das nach Pegel
und/oder Frequenz ein eindeutiges Maß für den in dem
oberen Antriebsdruckraum 69 herrschenden Druck pV ist
und von der elektronischen Steuereinheit 120 als sol
ches auswertbar ist.
Das Nachströmventil 89 ist als über ein elektrisch an
steuerbares Vorsteuerventil 162 hydraulisch in seine
Schaltstellung I - seine Durchflußstellung - schaltba
res 2/2-Wege-Ventil mit federzentrierter Sperrstellung
0 als Grundstellung ausgebildet, wobei die Vorspannung
seiner Ventilfeder 163, durch die das Nachströmventil
69 in seine Grundstellung 0 gedrängt wird, klein gegen
die Schaltkraft ist, die das Nachströmventil 89 in des
sen Schaltstellung I - seine Durchflußstellung - drängt,
wenn seine eine Steuerkammer 164 über das Vorsteuerven
til 162 mit Steuerdruck beaufschlagt ist und gleichzei
tig seine andere Steuerkammer 166 drucklos ist, die in
permanent kommunizierender Verbindung mit dem durch den
größeren Kolbenflansch 63 des Antriebszylinderkolbens
36 axial beweglich begrenzten Antriebsdruckraum 83 des
Antriebszylinders 14 steht und durch eine dem Betrage
nach größere Steuerfläche axial beweglich begrenzt ist
als die über das Vorsteuerventil 162 hydraulisch an
steuerbare Steuerkammer 164, wobei das diesbezügliche
Flächenverhältnis etwa 6/1 beträgt.
Das Vorsteuerventil 162 ist als 3/2-Wege-Magnetventil
ausgebildet, in dessen federzentrierter Grundstellung 0
die kleinerflächig begrenzte, eine Steuerkammer 164 des
Nachströmventils 89 mit dem T-Anschluß 133 des Nach
laufregelventils 79 oder direkt mit dem Vorratsbehälter
92 des Druckversorgungsaggregats verbunden ist und der
Niederdruckausgang 101 des Druckversorgungsaggregats 72
gegen die genannte Steuerkammer 164 des Nachströmven
tils 89 abgesperrt ist. Durch Erregung seines Steuer
magneten 167 mit einem Ausgangssignal der elektroni
schen Steuereinheit 120 ist das Vorsteuerventil in eine
Schaltstellung I umschaltbar, in welcher die kleiner
flächig begrenzte Steuerkammer 164 des Nachströmventils
89 mit dem am Niederdruck-Ausgang 101 des Druckversor
gungsaggregats 72 anstehenden Ausgangsdruck beaufschlagt
ist und diese Steuerkammer 164 gegen den T-Anschluß 133
des Nachlaufregelventils 79 bzw. den Vorratsbehälter 92
des Druckversorgungsaggregats 72 abgesperrt ist.
Das Flächen-Zuschaltventil 84 ist als elektrisch an
steuerbares 2/2-Wege-Magnetventil mit federzentrierter
- sperrender - Grundstellung 0 ausgebildet, das durch
Erregung seines Steuermagneten 168 mit einem Ausgangs
signal der elektronischen Steuereinheit 120 in seine
als Schaltstellung I vorgesehene Durchflußstellung
steuerbar ist, in welcher der Steueranschluß 127 des
Nachlaufregelventils auch mit dem großflächig begrenz
ten Antriebsdruckraum 83 des Antriebs-Hydrozylinders 14
kommunizierend verbunden ist.
Zu dem Flächen-Zuschaltventil 84 ist ein Rückströmven
til 169 parallelgeschaltet, das beim dargestellten,
speziellen Ausführungsbeispiel als Rückschlagventil
ausgebildet ist, das durch relativ höheren Druck in dem
größerflächig begrenzten Antriebsdruckraum 83 des An
triebs-Hydrozylinders 14 als in seinem oberen, kleiner
flächig begrenzten Antriebsdruckraum 69 in seine Offen-
Stellung gesteuert und sonst sperrend ist. Über dieses
Rückströmventil 169 kann in Aufwärtsbewegungsphasen des
Antriebszylinderkolbens 36, durch die z. B. lediglich
der auf die Münze 11 ausgeübte Druck verringert werden
soll, Hydrauliköl aus dem großflächig begrenzten An
triebsdruckraum 83 des Antriebszylinders 14 und über
das in einer solchen Phase in seiner Funktionsstellung
II befindliche Nachlaufregelventil zum Nachlaufraum 88
hin abströmen, auch wenn das Nachströmventil 89 sich in
seiner sperrenden Grundstellung 0 befindet und das Flä
chen-Zuschaltventil 84 ebenfalls seine sperrende Grund
stellung 0 einnimmt.
In einer typischen Auslegung des zur Antriebssteuerung
des Antriebs-Hydrozylinders 14 vorgesehenen Nachlaufre
gelventils 129 ist dessen Schrittmotor durch eine Folge
von 4000 Ansteuerimpulsen zur Ausführung einer voll
ständigen 360°-Umdrehung seiner Abtriebswelle 138 an
steuerbar, d. h. pro Ansteuerimpuls zur Ausführung einer
inkrementalen Drehung von 0,09 Grad. Bei einem eben
falls typischen Umfang des Zahnrades 77 des Zahnstan
gentriebes 76, 77 der mechanischen Positions-Istwert-
Rückmeldeeinrichtung 76, 77, 78, 139 des Nachlaufregelven
tils 79 von 40 mm entspricht dies einer Genauigkeit der
Positions-Sollwertvorgabe sowie auch deren Rückmeldung
und damit auch der Einstellbarkeit des Hubes des An
triebskolbens 36 des Antriebs-Hydrozylinders 14 von
1/100 mm. Bezogen auf eine Profiltiefe der zu prägenden
Münze oder Medaille von 0,5 mm auf der Vorder- und der
Rückseite der Medaille bedeutet dies, daß der Hub des
Antriebszylinderkolbens 36, der zur Erzielung der er
wünschten Prägung erforderlich ist, auf 1% genau kon
trollierbar ist, wenn
- (a) bekannt ist, bei welchem Betrag der von der Presse 10 entfaltbaren Prägekraft die zu prägende Münze oder Medaille als geprägt anzusehen ist und
- (b) diese Prägekraft mit hinreichender Genauigkeit ein stellbar ist.
Die Bedingung (a) ist auf einfache Weise durch Versuch
oder Rechnung ermittelbar. Die Bedingung (b) ist - eben
falls auf einfache Weise - durch die Auslegung des Nach
laufregelventils 79 erfüllbar.
Die Presse 10 ist daher innerhalb eines weiten Dimen
sionsbereiches zu prägender Münzen oder Medaillen auf
optimale Werte ihres Hubes und/oder der Prägekraft ein
stellbar und mit hoher Genauigkeit steuerbar.
Das Prägen einer Münze oder einer Medaille ist mit der
Presse 10 manuell oder automatisch gesteuert z. B. wie
folgt durchführbar:
Davon ausgehend, daß sich der Rohling 11 in seiner für
die prägende Bearbeitung geeigneten Position innerhalb
des Münzringes 12 und auf dem Unterstempel 13 auflie
gend angeordnet ist und der Antriebszylinderkolben 36
und mit diesem der Oberstempel 16 sich in seiner oberen
Endstellung befindet, in der der lichte Abstand zwi
schen dem Rohling 11 und dem Unterstempel z. B. 6 cm be
trägt, wird für die einleitende Phase eines Prägezyklus
zunächst die unter 1. erläuterte Betriebsart gewählt,
in der an beiden Druckversorgungsausgängen 101 und 102
des Druckversorgungsaggregates 72 dessen niedriger Aus
gangsdruck pN bereitgestellt ist. Das Vorsteuerventil
162 wird, angesteuert durch ein Ausgangssignal der
elektronischen Steuereinheit 120 in seine Funktions
stellung I umgeschaltet, wodurch das Abströmventil 89
in seine Durchflußstellung I geschaltet wird, in wel
cher der Nachlaufraum 88 mit dem großflächig begrenzten
Antriebsdruckraum 83 des Antriebszylinders 14 verbunden
ist, so daß aus diesem, sobald der Antriebskolben 36
eine auf den Rohling 11 zugerichtete Verschiebung er
fährt, Hydrauliköl in den Nachlaufraum 88 abströmen
kann. Die Presse ist jetzt auf einen mittels des Nach
laufregelventils 79 steuerbaren Betrieb in der unter
Ziff. 1 erläuterten Betriebsart vorbereitet. Das Nach
lauf-Regelsystem ist aktiviert, wobei jedoch, so lange
der Schrittmotor 129 nicht mit Positions-Sollwert-Vor
gabeimpulsen angesteuert ist, der Antriebskolben 14 in
seiner oberen Endstellung stehen bleibt, die eine ge
regelte Position ist, in welcher der im oberen, durch
den kleineren Kolbenflansch 62 begrenzten Antriebs
druckraum 69 des Antriebszylinders 14 herrschende Druck,
Eigengewicht des Antriebszylinderkolbens 36 und Rei
bungsverluste nicht gerechnet, aufgrund des Flächenver
hältnisses A₁/A₂ dem halben Wert des in dem durch den
kleineren Kolbenflansch 62 beweglich begrenzten Ring
raum 71 herrschenden Druckes - des am Druckversorgungs
ausgang 102 des Druckversorgungsaggregates 72 bereitge
stellten Ausgangsdruckes -, entspricht.
Wird nunmehr der Schrittmotor 129 mit "Vorwärts"-Steu
erimpulsen angesteuert, wodurch das Nachlaufregelventil
in seine Funktionsstellung I gelangt, wird der Druck im
oberen Antriebsdruckraum 69 um einen Betrag ΔpN - ge
ringfügig - erhöht, wodurch die auf den Rohling 11 zu
gerichtete Vorschubbewegung des Antriebskolbens 36 ein
setzt. Die Geschwindigkeit, mit der sich der Antriebs
kolben 36 abwärts bewegt, ist durch die Frequenz be
stimmbar, mit der die elektrischen Ansteuerimpulse für
den Schrittmotor 129 erzeugt werden. Sie wird, um in
einem automatisch gesteuerten Prägebetrieb möglichst
kurze Prägezyklus-Zeiten zu erreichen, zweckmäßigerwei
se so hoch gewählt, daß der am Druckversorgungsausgang
102 des Druckversorgungsaggregates 72 bereitstellbare
Volumenstrom weitestgehend ausgenutzt wird, um eine
möglichst hohe Kolbengeschwindigkeit in dieser Phase
des Eil-Vorschubes zu erreichen.
In diesem Eil-Vorschub-Betrieb der Presse 10 wird min
destens ein überwiegender Teil der Distanz durchlaufen,
die der Oberstempel 16 in der Ausgangsstellung von dem
zu bearbeitenden Rohling 11 hatte.
Soll ein möglichst sanftes Einsetzen des Prägevorganges
erzielt werden, z. B. um einen geräuscharmen Betrieb der
Presse 10 zu erzielen, so wird, bevor der Oberstempel
16 auf den Rohling 11 auftrifft, die Ausgabefrequenz
der Schrittmotor-Ansteuerimpulse erniedrigt oder kurz
zeitig unterbrochen und danach mit niedriger Frequenz
fortgesetzt, so daß der Oberstempel 16 entsprechend
langsam auf den Rohling 11 auftrifft.
Sobald dies der Fall ist, tritt in dem oberen Antriebs
druckraum 69 des Antriebszylinders 14 ein Druckanstieg
ein, wobei der mittels des Drucksensors 161 erfaßbare
Absolutbetrag dieses Druckes ein direktes Maß für die
auf den Rohling 11 wirkende Präge-Kraft ist.
Das Ausgangssignal des Drucksensors 161 kann daher zur
Beendigung der Ausgabe von Ansteuerimpulsen für den
Schrittmotor 129 ausgenutzt werden, wenn ein vorge
schriebener Wert des Prägedruckes bzw. der Prägekraft
erreicht ist, der für den herzustellenden Münzentyp zu
vor als optimal ermittelt worden war.
Mit Hilfe des Drucksensors 161 ist ein besonders ra
scher Ablauf eines Prägevorgangs in der Weise steuer
bar, daß der Eilvorschub-Betrieb des Antriebszylinders
bis zum Auftreffen des Oberstempels 16 auf den Rohling
11 und auch darüber hinaus noch fortgesetzt wird, bis
das Ausgangssignal des Drucksensors 161 einen einstell
bar-vorgebbaren Schwellenwert überschreitet und dadurch
die Reduzierung der Frequenz ausgelöst wird, mit der
Ansteuerimpulse für den Schrittmotor 129 abgegeben wer
den und hiernach, wenn der für das Prägen des jeweili
gen Münzentyps günstigste Wert der Prägekraft erreicht
ist, die Ausgabe von "Vorwärts"-Ansteuerimpulsen für
den Schrittmotor 129 beendet wird.
Durch diese - druckgesteuerte - Reduzierung der Ausga
befrequenz von Ansteuerimpulsen für den Schrittmotor
und deren Beendigung wird im Ergebnis erreicht, daß,
unabhängig von einer Toleranzen unterworfenen Dicke der
Rohlinge die Qualität der durch die selbsttätig gesteu
erten Prägevorgänge erzielten Münzen oder Medaillen
gleich bleibt.
Sowohl bei einer ausschließlich über die Anzahl der an
den Schrittmotor 129 abgegebenen Ansteuerimpulse als
auch bei einer unter Ausnutzung der Ausgangssignale des
Drucksensors 161 gesteuerten Prägung erfolgt die Abzäh
lung der Ansteuerimpulse, deren Summe beim erläuterten
Ausführungsbeispiel in Schrittweiten von 1/100 mm, ab
gesehen von dem jeweiligen Nachlaufweg des Antriebszy
linderkolbens 36, ein Maß für dessen Momentanposition
ist, von dem Moment an, zu dem der Antriebszylinderkol
ben, nachdem seine Abwärtsbewegung eingesetzt hat, eine
obere Referenzposition passiert, die z. B. mittels eines
elektronischen Positionsgebers 171 oder -schalters er
faßbar ist, mittels dessen z. B. die Position des obe
ren, freien Endes der Zahnstange 76 des zur Positions-
Istwert-Rückmeldung auf das Nachlaufregelventil 79 vor
gesehenen Zahnstangentriebes 76, 77 genau erfaßbar ist.
Die von der elektronischen Steuereinheit 120 anhand der
ausgegebenen Ansteuerimpulse erfaßte Position des An
triebskolbens 36 bzw. des Oberstempels 16 der Presse 10
ist dann immer auf diese mittels des elektronischen Po
sitionsgebers 171 erfaßte Referenzposition bezogen.
Zur Erläuterung für die Presse 10 spezifischer funkio
neller Eigenschaften, die sich aus der insoweit erläu
terten Art der Bewegungssteuerung des Antriebskolbens
36 nach dem Nachlauf-Regelprinzip in Kombination mit
einer fortlaufenden Messung des Druckes im oberen An
triebsdruckraum 69 des Antriebs-Hydrozylinders 14, mit
dem, falls dieser auch mit Druckbeaufschlagung seines
größerflächig begrenzten Antriebsdruckraumes 83 be
trieben wird, der in diesem herrschende Druck identisch
ist und mittels desselben Drucksensors 161 erfaßbar
ist, sei nunmehr auf das schematisch stark vereinfachte
Diagramm 175 der Fig. 5a Bezug genommen, in dem die
zeitliche Entwicklung des als Ordinate aufgetragenen,
mittels des Drucksensors 161 erfaßbaren, im oberen An
triebsdruckraum 69 und/oder in dem größerflächig be
grenzten Antriebsdruckraum 89 des Antriebshydrozylin
ders 14 herrschenden Druckes aufgetragen ist, der sich
- qualitativ - ergibt, nachdem der Oberstempel 16 auf
den Rohling 11 aufgetroffen ist, was im Zeitpunkt t₁
des Diagramms, in dem die Zeit als Abszisse aufgetragen
ist, der Fall gewesen sein möge. Desweiteren sei ange
nommen, daß ab diesem Zeitpunkt t₁, den die elektroni
sche Steuereinheit 120 aus seiner differenzierenden
Verarbeitung des Ausgangssignals des Drucksensors 161
daran erkennt, daß eine plötzliche Drucksteigerung ein
tritt, die Ausgabefrequenz der Ansteuerimpulse für den
Schrittmotor 129 soweit erniedrigt wird, daß die Zeit
spanne Δt, die verstreicht, bis im Zeitpunkt t₂ der
nächste Ansteuerimpuls abgegeben wird, durch den der
Schrittmotor 129 in "Vorwärtsrichtung" angesteuert
wird, hinreichend langdauernd bemessen ist, das nach
Ablauf der Zeitspanne Δt das Nachlauf-Regelventil 79,
nachdem es im Zeitpunkt t₁ mit einem durch die Posi
tions-Sollwert-Vorgabe bestimmten Öffnungshub in seine
Funktionsstellung I gesteuert worden war, seine sper
rende Grundstellung im Zeitpunkt t₂ wieder erreicht
oder nahezu erreicht hat, was die elektronische Steuer
einheit daran erkennt, daß der in die Antriebskammer(n)
69 und/oder 83 eingesteuerte Antriebsdruck sich nicht
mehr ändert, was gleichbedeutend damit ist, daß das
Nachlaufregelventil 79 seine Grundstellung 0 wieder
erreicht hat und auch gleichbedeutend damit, daß die
Prägung mit einer Tiefe eingesetzt hat, die der mit ei
nem Ansteuerimpuls verknüpften Schrittweite des Vor
schubweges des Antriebszylinderkolbens 36 entspricht.
Die mit dem ersten "Präge"impuls verknüpfte Druckerhö
hung Δp₁ ist relativ niedrig, da das in dem durch den
Unterstempel 13, den Prägering 12 und den Oberstempel
16 begrenzten Raum eingeschlossene Material des Roh
lings noch relativ viel Raum hat, in den es ausweichen
kann, der jedoch mit jedem Vorschub-Schritt des Ober
stempels 16 abnimmt. Demgemäß sind die mit jedem der
weiteren Prägeschritte, die in den Zeitpunkten t₂, t₃,
usw. ausgelöst werden, verknüpft Druckänderungen Δp₂,
Δp₃, usw. dem Betrage nach zunehmend größer, bis
schließlich die einer gleichmäßigen räumlichen Verfül
lung des durch die Prägewerkzeuge begrenzten Raumes
durch das Material des Rohlings entsprechende Konfigu
ration der herzustellenden Münze oder Medaille erreicht
ist und damit eine weitere Formänderung derselben prak
tisch nicht mehr möglich ist.
Davon ausgehend, daß diese Situation durch den letzten,
vor dem Zeitpunkt tn an den Schrittmotor 129 abgegebe
nen "Vorwärts"-Steuerimpuls erreicht worden sei, erge
ben sich für die Druckerhöhungen Δpn und Δpn+1, die
als Folge zu den Zeitpunkten tn und tn+1 ausgelöster
weiterer Vorwärts-Ansteuerimpulse für den Schrittmotor
129 auftreten, dieselben oder annähernd dieselben Wer
te, die etwa derjenigen Druckerhöhung entsprechen, die
auf den letzten Ansteuerimpuls folgte, der noch zu ei
ner prägenden Verformung des Rohlings 11 geführt hatte.
Die Konstanz der auf schrittweise Ansteuerungen des
Schrittmotors 129 folgenden Druckänderungen Δpn und
Δpn+1, usw. ergibt sich daraus, daß, nachdem die Münze
geprägt ist, der Antriebszylinder 14 nur noch eine ela
stische Aufweitung des Pressengestells 18 bewirken
kann, die zu einer zu dieser Aufweitung proportionalen
Reaktionskraft und damit zu konstanten Werten des Druck
anstieges pro Vorschubschritt führt.
Aus einer Überwachung der Druckanstiege Δpi (i = 1, 2,
. . . , n, n+1) ist es daher möglich, den Prägezustand des
zu bearbeitenden Rohlings zu erkennen und auch fest zu
stellen, welcher Druck erforderlich ist, um eine Münze
oder Medaille vorgegebener Größe und Profiltiefe mit
der Presse 10 prägen zu können.
Der anhand der Fig. 5a geschilderte Prägevorgang kann
in der Weise selbsttätig gesteuert werden, daß ein An
steuerimpuls für den Schrittmotor jeweils - erst - dann
ausgelöst wird, nachdem eine durch einen vorausgegange
nen Ansteuerimpuls ausgelöster Vorschub-Bewegungsschritt
des Antriebskolbens 36 zum Stillstand gekommen ist.
Dieser Stillstand kann durch zeitliche Differentiation
des Ausgangssignals des Drucksensors 161 festgestellt
werden oder durch eine zeitliche Differentiation des
Ausgangssignals des Positionsgebers 171, falls dieser
für eine kontinuierliche Erfassung der Position des An
triebszylinderkolbens 36 ausgelegt ist oder auch durch
das Ausgangssignal eines - nicht dargestellten - Posi
tionssensors, mit dem Auslenkungen des Ventilkörpers
des Nachlaufregelventils 79 aus seiner Grundstellung
erfaßbar sind.
Der Prägevorgang einer Medaille mit hoher Oberflächen
qualität, die eine Prägekraft des Betrages Fmax erfor
dert, die z. B. durch einen Prägeprozeß ermittelt worden
ist, wie anhand der Fig. 5a dem Grundgedanken nach er
läutert, kann mit der Presse 10 auch wie durch das Dia
gramm 176 der Fig. 5b veranschaulicht, in der Weise ge
steuert werden, daß der Prägeprozeß über mehrere Präge
zyklen verteilt wird, in denen der Rohling unterschied
lichen Maximalwerten der Prägekraft ausgesetzt wird.
Bei dem durch das Diagramm 176 der Fig. 5b, in der als
Ordinate die Prägekraft und als Abszisse die Zeit auf
getragen ist, veranschaulichten Prägeprozeß wird in ei
nem ersten Zyklus die Prägekraft bis auf etwa 50% des
Maximalwertes Fmax gesteigert und hiernach für eine
Zeitspanne Δt₁ konstant gehalten. Danach wird die Prä
gekraft auf einen niedrigen Wert von z. B. 10 bis 15%
der maximalen Prägekraft zurückgenommen und für eine
Entlastungszeitspanne der Dauer Δt₂ auf dem niedrigen
Wert gehalten. Hierauf wird die Prägekraft entsprechend
den zweiten ansteigenden Ast 172 des F/t-Diagramms 176
wieder gesteigert, bis ein gegenüber dem ersten kon
stant gehaltenen Wert der Prägekraft höherer Wert der
selben von beispielsweise 80% der maximalen Prägekraft
Fmax erreicht ist. Die Prägekraft wird wiederum für eine
Prägezeitspanne Δt₃ konstant gehalten und anschließend
auf einen Wert abgesenkt, der niedriger ist als der im
ersten Prägezyklus erreichte Wert der Prägekraft, je
doch höher als derjenige Wert, bis auf den die Präge
kraft im ersten Prägezyklus abgesenkt worden war. Beim
dargestellten Durchführungsbeispiel wird die Prägekraft
bis auf etwa 40% der maximalen Prägekraft Fmax abge
senkt und wiederum für eine Entlastungszeitspanne der
Dauer Δt₄ auf dem niedrigen Wert konstant gehalten.
Nach Ablauf dieser Entlastungszeitspanne wird d 08730 00070 552 001000280000000200012000285910861900040 0002004412224 00004 08611ie Prä
gekraft bis auf deren Maximalwert Fmax erhöht und für
die Dauer der Prägezeitspanne Δt₅ konstant gehalten,
wie durch den dritten ansteigenden Ast 173 des F/t-Dia
gramms 176 und den zur Abszisse parallelen Abschnitt
177 der F/t-Verlaufskurve, auf dem Niveau der maximalen
Prägekraft Fmax verlaufend, repräsentiert. Nach Ablauf
der dritten Prägezeitspanne Δt₅ wird die Prägekraft
wieder abgesenkt und für eine dritte Entlastungszeit
spanne Δt₆ auf etwa demselben niedrigen Wert gehalten,
von dem aus der dritte Prägezyklus gestartet worden
war. Auf diesen dritten Prägezyklus folgt mindestens
ein weiterer, in dem die Prägekraft, wie durch den vier
ten ansteigenden Ast 174 des Diagramms 176 repräsen
tiert, wieder auf deren Maximalwert Fmax an gehoben und
für eine Prägezeitspanne der Dauer Δt₇ gehalten wird.
Zur Beendigung des Prägeprozesses, der nach diesem
vierten Prägezyklus, gegebenenfalls auch nach weiteren
Prägezyklen der geschilderten Art erfolgen kann, wird
die mittels des Antriebszylinders 14 auf die nunmehr
fertig geprägte Medaille ausgeübte Kraft gemäß dem
letzten abfallenden Ast 178 des F/t-Diagramms 176 auf
einen Minimalwert Fmin erniedrigt, die kleiner ist als
die mittels des Auswerfers 58 entfaltbare, nach oben
gerichtete Kraft, die aufgebracht werden muß, um die
fertige Medaille aus dem Prägering 12 heraus in den Ar
beitsbereich 31 der Presse 10 zu bringen, wo erst die
Medaille zu ihrer mittels eines nicht dargestellten
Greifers erfolgenden Entnahme aus der Presse freigege
ben wird.
Der als doppeltwirkender Differentialzylinder ausgebil
dete Auswerfer 58, dessen Auswurfhübe und Rückzugshübe
mittels des Nachlaufregelventils 99 steuerbar sind, muß
in der Lage sein, eine Auswerf- bzw. Ausschubkraft von
mindestens 10 kN zu entfalten, die für den Fall erfor
derlich ist, daß nach dem Abschluß eines Prägeprozesses
der Oberstempel 16 schon von der geprägten Münze oder
Medaille abgehoben ist und diese lediglich noch aus dem
Prägering 12 ausgeschoben werden muß, um mittels des
Greifers der Presse 10 entnommen werden zu können.
Zweckmäßigerweise ist der Auswerfer 58 jedoch auf einen
deutlich höheren Betrag der maximalen Ausschubkraft
ausgelegt, der gleich demjenigen ist, der im Prägebe
trieb der Presse entfaltbar ist, wenn diese in ihrer
unter 1. erläuterten Betriebsart arbeitet, d. h. bei dem
zur Erläuterung gewählten Auslegungsbeispiel eine Aus
schubkraft von 70 kN entfalten kann, die erforderli
chenfalls ausreicht, um den Antriebskolben 36 des An
triebszylinders 14 der Presse, während die geprägte
Münze oder Medaille noch zwischen dem Unterstempel 13
und dem Oberstempel 16 angeordnet ist, gegen eine durch
Druckbeaufschlagung des oberen Antriebsdruckraumes 69
des Antriebszylinders 14 mit relativ niedriger Druck
erzeugte, abwärts gerichtete Kraft, zurückzuschieben.
Demgemäß ist der Antriebskolben 59 des Auswerfers 58
als Stufenkolben ausgebildet, der eine dem Durchmesser
nach größere Kolbenstufe 181 und eine dem Durchmesser
nach kleinere Kolbenstufe 182 umfaßt, mit denen der An
triebskolben 59 in Bohrungsstufen 183 und 184 entspre
chend verschiedenen Durchmessers D₁ und D₃, die, über
eine radiale Schulter 186 gegeneinander abgesetzt, von
unten her in den das widerlagerseitige Joch 21 des
Pressengestells 18 bildenden Teil desselben eingebracht
sind, druckdicht verschiebbar geführt ist, wobei der
Durchmesser D₃ der dem Durchmesser nach kleineren Kol
benstufe 182 bzw. der diese aufnehmenden Bogen 184 dem
Durchmesser der zentralen Durchgangsbohrung 67 ent
spricht, durch die die Kolbenstange 61 hindurchtritt,
die den dem Durchmesser nach kleineren Kolbenflansch 62
des Antriebskolbens 36 des Antriebs-Hydrozylinders 14
mit dessen größerem Kolbenflansch 63 verbindet.
Der von der kleineren Kolbenstufe 162 axial durchsetzte
axial beweglich durch die größere Kolbenstufe 181 axial
begrenzte und gegenüber dem unterhalb dieser angeordne
ten, größeren Antriebsdruckraum 187 abgegrenzte, ring
förmige Antriebsdruckraum 188 ist über eine Versorgungs
leitung 189 permanent an den Niederdruckversorgungsaus
gang 101 des Druckversorgungsaggregats 72 angeschlos
sen.
Der über das Nachlaufregelventil 99 mit Druck beauf
schlagbare oder entlastbare größerflächig begrenzte An
triebsdruckraum 187, der gehäusefest durch einen Gehäu
sedeckel 191 abgeschlossen ist, ist mittels des Nach
laufregelventils 99 mit Antriebsdruck beaufschlagbar
oder zum Vorratsbehälter 92 des Druckversorgungsaggre
gats 72 hin druckentlastbar, wobei das Nachlaufregel
ventil 99 hinsichtlich seiner Ausbildung als 3/3-Wege
ventil, seiner Ansteuerung mittels eines Schrittmotors
192 zur Ansteuerung des Positions-Sollwertes des Kol
bens 59 des Auswerfers und der Ausbildung seiner Posi
tions-Istwert-Rückmeldeeinrichtung mit einem eine Rück
meldespindel 193 antreibenden Zahnrad 194, mit dem eine
Zahnstange 196 in Eingriff steht, die als Endabschnitt
einer mit dem Kolben 59 des Auswerfers 58 fest verbun
denen Kolbenstange 197 ausgebildet ist, welche druck
dicht verschiebbar durch den Gehäusedeckel 191 hindurch
tritt, mit dem zur Steuerung der Vorschub- und Rückzugs
hübe des Antriebskolbens 36 des Antriebszylinders 14
vorgesehenen Nachlaufregelventil 79 völlig analog ist
und insoweit auf die anhand der Fig. 4 gegebene Be
schreibung dieses Nachlaufregelventils 79 verwiesen
werden kann.
Der Druck-(p)Versorgungsanschluß 198 des Nachlaufre
gelventils 99 des Auswerfers 58 ist ebenfalls über die
Versorgungsleitung 189 mit dem Niederdruckausgang 101
des Druckversorgungsaggregats 72 permanent verbunden.
Der Entlastungs-(T)Anschluß 199 des Nachlaufregelven
tils 99 des Auswerfers 58 ist über eine Rücklaufleitung
direkt mit dem Vorratsbehälter 92 des Druckversorgungs
aggregats 72 verbunden. Auch bei dem für den Auswerfer
58 vorgesehenen Nachlaufregelventil 99 ist in dessen
- im Ergebnis sperrender - Grundstellung 0 der Steuer
ausgang 201 des Nachlaufregelventils 99 mit dessen
p-Versorgungsanschluß 198 über eine Eingangsdrossel 202
und mit dem T-Entlastungsanschluß 199 über eine Aus
gangsdrossel 203 verbunden.
Zur Überwachung des in den unteren - größer flächig be
grenzten - Antriebsdruckraum 187 des Auswerfers 58 ein
gekoppelten Druckes ist ein elektromechanischer oder
elektronischer Drucksensor 204 vorgesehen, dessen elek
trisches Ausgangssignal ein eindeutiges Maß für den in
dem unteren Antriebsdruckraum 187 des Auswerfers 58
herrschenden Druck ist und als Informations-Eingabe der
elektronischen Steuereinheit 120 zugeleitet ist.
Durch die Bewegungssteuerung des Auswerfers 58 mittels
des Nachlaufregelventils 99 ist es möglich, die fertig
geprägte Münze oder Medaille während des Ausrückens aus
dem Prägering 12 zwischen dem Oberstempel 16 der Presse
und deren Unterstempel 13 gleichsam eingespannt zu hal
ten und diese in eine definierte Position zu bringen,
in der sie mittels des Greifers erfaßt und sicher fi
xiert werden kann, bevor der Antriebszylinder 14 und
der Auswerfer 58 zu einer Aufwärtsbewegung einerseits
und zu einer Abwärtsbewegung andererseits angesteuert
werden, die zur Freigabe der Münze bzw. Medaille zu de
ren Entnahme aus dem Arbeitsraum 31 der Presse führt.
Claims (28)
1. Presse für eine Kalt-Verformung von Metall-Werk
stücken, die durch eine prägende, tiefziehende,
fließpressende, kalibrierende, einsenkende oder
feinschneidende Bearbeitung in eine eng tolerierte
Form bringbar sein sollen, insbesondere Münz- oder
Medaillen-Präge-Presse mit
- a) einem doppelt wirkenden linearen Hydrozylinder als Leistungs-Antrieb, der bei einem maximalen Betriebsdruck um 300 bar auf die Entfaltung von zur Verformung des Werkstückes nutzbaren Kräften zwischen 10⁶ N und 10⁸ N, je nach Dimensionierung der Querschnitte seines Kolbens und Gehäuses, ausgelegt ist,
- b) einem die im Betrieb der Presse auftretenden Re aktionskräfte aufnehmenden, als in sich geschlos sener Rahmen ausgebildeten Pressengestell, das ein antriebsseitiges Joch, an dessen rahmeninne rer Seite der Antriebszylinder axial abgestützt ist und ein widerlagerseitiges Joch, an dessen rahmeninnerer Seite das zur Bearbeitung vorgese hene Werkstück axial abstützbar ist und diese beiden Joche zugfest miteinander verbindende Wangen umfaßt, die bezüglich der zentralen Längs achse der Presse einander diametral gegenüber liegend angeordnet sind und mit
- c) einer durch programmgesteuert oder manuell aus lösbare Ausgangssignale einer elektronischen Steuereinheit betätigbaren Steuerventilanordnung für die Bewegungssteuerung des Antriebszylinder kolbens, gekennzeichnet durch die folgenden Merk male:
- d) das Gehäuse (26) des Antriebszylinders (14) bil det sowohl das antriebsseitige Joch (19) des Pressengestells (18), als auch mit Teilbereichen seines Mantels Abschnitte der Wangen (23, 24) des Pressengestells, wobei der lichte seitliche Abstand D der Wangen nur geringfügig größer ist als der Durchmesser der das Oberwerkzeug (16) der Presse (10) tragenden Kolbenstange (96) des Antriebszylinders (14);
- e) der Kolben (36) des Antriebszylinders (14) hat eine einen Antriebsdruckraum (71) beweglich be grenzende Kolbenfläche (82) des Betrages A₂, die im Betrieb der Presse (10) permanent dem Ausgangs druck des Druckversorgungsaggregats (72) ausge setzt ist, wodurch auf den Kolben (36) eine die sen vom Werkstück (11) weg drängende Kraft FR=p·A₂ resultiert, des weiteren eine dem Betra ge nach größere Kolbenfläche (81) des Betrages A₁, durch deren Druckbeaufschlagung und -entla stung auf das Werkstück (11) zu gerichtete Eil- und Last-Vorschubbewegungen sowie Rückzugsbewe gungen des Kolbens (36) steuerbar sind, und eine weitere, größerflächige Antriebsfläche (86) des Betrages A₃, durch deren zusätzliche Druckbeauf schlagung Last-Vorschubbewegungen des Kolbens (36) des Antriebszylinders (14) steuerbar sind;
- f) zur Steuerung der Vorschub- und Rückzugshübe des Kolbens (36) des Antriebszylinders (14) ist ein Nachlaufregelventil (79) vorgesehen, das mit elektrisch, z. B. durch Impulsansteuerung eines Schrittmotors, steuerbarer inkrementaler Vorgabe der Positions-Sollwerte des Antriebs-Zylinderkol bens (36) und mechanischer Rückmeldung (76, 77) des Positions-Ist-Wertes des Antriebszylinderkol bens (36) arbeitet, wobei über dieses Nachlauf regelventil (79) die Druckbeaufschlagung und -entlastung beider für den Vorschubbetrieb nutz barer Kolbenflächen (81 und 86) erfolgt;
- g) es ist ein elektromechanischer oder elektroni scher Drucksensor (161) vorgesehen, der ein für den am Steuerausgang (127) des Nachlauf-Regel ventils (79) herrschenden Druck charakteristi sches Ausgangssignal abgibt, das als Druck-Ist- Wert-Signal der die Positions-Sollwert-Vorgabe steuernden elektronischen Steuereinheit (120) zugeleitet ist.
2. Presse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
das, das Gehäuse des Antriebszylinders (14) als
Joch (19), die Seitlichen Wangen (23, 24) und das
widerlagerseitige Joch (21) umfassende Pressenge
stell (18) einstückig ausgeführt ist.
3. Presse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
das Pressengestell (18) zweiteilig ausgebildet ist,
mit zwei der Grundform nach topfförmigen Gehäuse
teilen (26, 27), die durch mindestens zwei und vor
zugsweise vier durch Bohrungen der Wangenabschnitte
(23′, 24′) hindurchtretende, vorgespannte Zuganker
(43) zusammengehalten sind, deren Vorspannung ins
gesamt zwischen dem 1,6-fachen und dem 2,5-fachen,
vorzugsweise dem doppelten der maximalen Kraft Fmax
entspricht, die mittels des Antriebszylinders (14)
der Presse (10) entfaltbar ist.
4. Presse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
die Trennebene (41) der beiden Gehäuseteil (26, 27)
zwischen dem kreisringförmigen Rand des Mantelbe
reichs (39) des das Gehäuse des Antriebszylinders
(14) bildenden - oberen - Gehäuseteils (26) der
Presse und den Stirnflächen vom unteren Gestellteil
(27) aufragender Wangenabschnitte (23′, 24′) dersel
ben verläuft.
5. Presse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß der Kolben (36) des Antriebszy
linders (14) zwei durch eine Kolbenstange (61) lös
bar fest miteinander verbundene in koaxialen Boh
rungsstufen (64, 66) unterschiedlichen Durchmessers
(D₁ bzw. D₂) druckdicht verschiebbar geführte Kol
benflansche (62, 63) entsprechend verschiedenen
Durchmessers hat, wobei die Kolbenstange (61) gegen
eine die beiden Bohrungsstufen (64, 66) miteinander
verbindende Gehäusebohrung (67) abgedichtet ist,
wobei weiter innerhalb der dem Durchmesser (D₁)
nach kleineren Bohrungsstufe (64) durch den gegen
diese abgedichteten Kolbenflansch (62) ein oberer
Antriebsdruckraum (69), innerhalb dessen der klei
nere Kolbenflansch auf im wesentlichen seiner ge
samten Stirnfläche (81) des Betrages (A₁) mit Druck
beaufschlagbar ist, gegen einen von der Kolbenstan
ge (61) axial durchsetzten ringzylindrischen An
triebsdruckraum (71) abgegrenzt ist, innerhalb des
sen der Kolbenflansch (62) auf der Ringfläche (82)
des Betrages (A₂) mit Druck beaufschlagbar ist, und
wobei durch den dem Durchmesser (D₂) nach größeren
Kolbenflansch (63) des Antriebskolbens (36) ein
weiterer von der Kolbenstange (61) axial durchsetz
ter ringzylindrischer Antriebsdruckraum (83) axial
beweglich begrenzt ist, innerhalb dessen der An
triebskolben (36) auf seiner größten Antriebsfläche
(86), die den Betrag (A₃) hat, mit Druck beauf
schlagbar ist.
6. Presse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß das Verhältnis (A₁/A₂) der
größeren Fläche (81) zu der kleineren Fläche (82)
des kleineren Kolbenflansches (62) des Antriebszy
linderkolbens (36) einen Wert zwischen 4 und 1, 4,
vorzugsweise einen Wert um 2 hat.
7. Presse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß das Verhältnis (A₁/A₃) der Be
träge der größeren Fläche (81) des kleineren Kol
benflansches (62) zu der Antriebsfläche (86) des
größeren Kolbenflansches (63) des Antriebskolbens
(36) einen Wert zwischen 1/6 und 1/12, vorzugsweise
einen Wert um 1/8 hat.
8. Presse nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß das Druckversorgungsaggregat
(72) der Presse (10) auf zwei verschiedenen Aus
gangsdruckniveaus (pN und pH) betreibbar ist.
9. Presse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß
das Verhältnis (pH/pN) des höheren Ausgangsdruckni
veaus (pH) zu dem niedrigen Ausgangsdruckniveau (pN)
mindestens annähernd und vorzugsweise dem Wert
entspricht.
10. Presse nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß
das Verhältnis pH/pN einen Wert um 4 hat.
11. Presse nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch
gekennzeichnet, daß das Druckversorgungsaggregat
(72) einen Niederdruckspeicher (103) und einen
Hochdruckspeicher (104) umfaßt, die mittels je ei
ner Pumpe (106 bzw. 107), die vorzugsweise einen
gemeinsamen elektromotorischen Antrieb (116) haben,
auf ihre durch Druckbegrenzungsventile (113, 114)
definiert einstellbare Ausgangsdruckniveaus (pN und
pH) aufladbar sind und mittels zweier durch Aus
gangssignale der elektronischen Steuereinheit (120)
ansteuerbare Druckversorgungssteuerventile (118
bzw. 124) alternativ an mindestens einen Druckver
sorgungsausgang (102) anschließbar sind.
12. Presse nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,
daß der Ausgang (119) des das Ausgangsdruckniveau
des Hochdruckspeichers (104) bestimmenden Druckbe
grenzungsventils (114) mit dem Druckausgang (121)
der Niederdruckpumpe (106) bzw. der Eingangsseite
des Speicherladeventils (108) des Niederdruckspei
chers (103) verbunden ist.
13. Presse nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch
gekennzeichnet, daß das Druckversorgungsaggregat
(72) einen Druckversorgungsanschluß (101) hat, an
dem lediglich der niedrigere Versorgungsdruck (pN)
des Druckversorgungsaggregats (72) bereitstellbar
ist.
14. Presse nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch
gekennzeichnet, daß zwischen den Druckversorgungs
anschluß (102), an dem sowohl der hohe Ausgangs
druck (pH) als auch der niedrige Ausgangsdruck (pN)
des Druckversorgungsaggregats (72) über je ein
Druckversorgungssteuerventil (124 bzw. 119) bereit
stellbar ist, mit dem Druckversorgungsanschluß
(101), an dem lediglich der niedrigere Ausgangs
druck (pN) des Druckversorgungsaggregats (72) über
das Versorgungssteuerventil (119), das an den Nie
derdruckspeicher (103) angeschlossen ist, bereit
stellbar ist, ein Rückschlagventil (127) geschaltet
ist, das durch relativ höheren Druck am Hochdruck
ausgang (102) als am Niederdruck-Ausgang (101) des
Druckversorgungsaggregats (72) in seinen sperrenden
Zustand und durch relativ höheren Druck am Nieder
druck-Versorgungsanschluß (101) als am Hochdruck-
Versorgungsanschluß (102) in seine Offenstellung
gesteuert ist.
15. Presse nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch
gekennzeichnet, daß zu dem Druckversorgungssteuer
ventil (119), über das der Niederdruckspeicher
(103) an die beiden Druckausgänge (101 und 102) des
Druckversorgungsaggregats (72) anschließbar ist,
ein Strommengenregler (122) parallel geschaltet
ist.
16. Presse nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch
gekennzeichnet, daß ein als elektrisch ansteuerba
res, vorzugsweise als 2/2-Wege-Magnetventil ausge
bildetes Flächen-Umschaltventil (84) vorgesehen
ist, das eine sperrende Grundstellung (0) hat und
durch Ansteuerung mit einem Ausgangssignal der
elektronischen Steuereinheit (120) in seine Durch
flußstellung (I) umschaltbar ist, in welcher der
Steueranschluß (127) des Nachlaufregelventils (79)
mit dem Versorgungsanschluß (130) des großflächig
begrenzten Antriebsdruckraums (83) des Antriebshy
drozylinders (14) - zusätzlich - verbunden ist.
17. Presse nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch
gekennzeichnet, daß oberhalb des durch den größeren
Kolbenflansch (63) des Antriebszylinders (14) be
grenzen Antriebsdruckraumes (83) ein drucklos ge
haltener Hydrauliköl-Nachlaufraum (88) angeordnet
ist, der eine mindestens der Summe der Hubvolumina
des größeren und des kleineren Kolbenflansches
(62, 63) des Antriebszylinderkolbens (36) entspre
chende Hydraulikölmenge enthält und über ein steu
erbares Nachströmventil (89), das eine sperrende
Grundstellung (0) und als Schaltstellung I eine
Durchflußstellung hat, mit dem durch den größeren
Kolbenflansch (63) begrenzten Antriebsdruckraum
(83) des Antriebszylinders (14) verbindbar ist, und
daß dieser Hydrauliköl-Nachlaufraum über eine Über
laufleitung (91) mit dem Vorratsbehälter (92) des
Druckversorgungsaggregats (72) verbunden ist.
18. Presse nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet,
daß das Nachströmventil (89) ein elektrisch vor
steuerbares, druckgesteuertes, vorzugsweise als
2/2-Wegeventil mit federzentrierter - sperrender -
Grundstellung (0) und offener Schaltstellung (I)
ausgebildetes Umschaltventil ist, das durch Ein
kopplung des niedrigen Ausgangsdruckes (pN) in eine
erste Steuerkammer (164), die über ein elektrisch
ansteuerbares Vorsteuerventil (162) erfolgt, in
seine Offenstellung (I) steuerbar ist.
19. Presse nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet,
daß das Nachströmventil (89) eine zweite Steuerkam
mer (166) hat, aus deren Druckbeaufschlagung eine
das Nachströmventil (89) in dessen Grundstellung
(0) drängende Kraft resultiert, und daß in diese
zweite Steuerkammer (166) permanent der im großflä
chig begrenzten Antriebsdruckraum (83) des Antriebs
hydrozylinders (14) herrschende Druck eingekoppelt
ist.
20. Presse nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet,
daß die die erste Steuerkammer (164) des Nachström
ventils (89) axial beweglich begrenzende Steuerflä
che (f₁), aus deren ventilgesteuerter Niederdruck
beaufschlagung die das Nachströmventil (89) in des
sen Durchflußstellung (I) drängende Steuerkraft re
sultiert, deutlich kleiner ist als die die zweite
Steuerkammer (166) axial beweglich begrenzende
Steuerfläche (f₂), aus deren Beaufschlagung mit dem
in dem großen Antriebsdruckraum (83) des Antriebs
zylinders (14) herrschenden Druck die das Nachström
ventil (89) in dessen sperrende Grundstellung (0)
zurückdrängende Gegenkraft resultiert, wobei das
Verhältnis (f₁/f₂) dieser Steuerflächen (f₁/f₂) ei
nen Wert zwischen 1/3 und 1/9, vorzugsweise einen
Wert um 1/6 hat.
21. Presse nach einem der Ansprüche 16 bis 20, dadurch
gekennzeichnet, daß der (T-)Rücklaufanschluß (133)
des Nachlaufregelventils (79) an einen zu dem Nach
laufraum (88) führende Rücklaufleitung angeschlos
sen ist, und daß zu dem Flächenumschaltventil (84)
ein Rückschlagventil (169) als Rückströmventil hy
draulisch parallel geschaltet ist, das durch rela
tiv höheren Druck im großflächig begrenzten An
triebsdruckraum (83) des Antriebs-Hydrozylinders
(14) als am Steueranschluß (127) des Nachlaufregel
ventils (79) in seine Offenstellung gesteuert und
sonst sperrend ist.
22. Presse nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch
gekennzeichnet, daß unterhalb des großflächig be
grenzten Antriebsdruckraumes (83) des Antriebshy
drozylinders (14) ein relativ kleinvolumiger, von
der das Oberwerkzeug tragenden Kolbenstange (96)
des Antriebszylinderkolbens (36) axial durchsetzter
Ringraum (87) angeordnet ist, der drucklos gehalten
mit Hydrauliköl verfüllt ist und mit dem oberhalb
des großflächig begrenzten Antriebsdruckraumes (83)
angeordneten Nachlaufraum (88) in ständig kommuni
zierender Verbindung steht.
23. Presse nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet,
daß der drucklose Ringraum (87) axial gehäusefest
durch die obere Stirnseite einer von unten in die
Bohrungsstufe (66) des großen Durchmessers (D₂)
eingesetzten Gleithülse (94) gebildet ist.
24. Presse nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch
gekennzeichnet, daß ein zum Ausheben des durch die
Kaltverformung mittels der Presse (10) erzielten
Teils (11) vorgesehener Auswerfer (58) als Antrieb
einen doppeltwirkenden, als Differentialzylinder
ausgebildeten Hydrozylinder umfaßt, der mittels ei
nes weiteren Nachlaufregelventils (99) steuerbar
ist.
25. Presse nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet,
daß der Auswerferzylinder (58) einen oberen ring
förmigen Antriebsdruckraum (188) hat, in den im Be
trieb permanent der niedrige Ausgangsdruck (pN)
oder der hohe Ausgangsdruck (pH) des Druckversor
gungsaggregats (72) eingekoppelt ist und einen
größerflächig begrenzten, unteren Antriebsdruckraum
(187), in dem der Druck mittels des Nachlaufregel
ventils (99) steuerbar ist, dessen P-Versorgungsan
schluß (198) ebenfalls an denjenigen Druckausgang
(101 oder 102) des Druckversorgungsaggregats (72)
angeschlossen ist, an den auch der ringförmige An
triebsdruckraum (188) des Auswerferzylinders (58)
angeschlossen ist.
26. Presse nach Anspruch 24 oder 25, dadurch gekenn
zeichnet, daß die durch die größere Kolbenstufe
(181) des Auswerferzylinders (58) gebildeten An
triebsflächen, durch die die beiden Antriebsdruck
räume (188, 187) axial beweglich begrenzt sind, die
selbe Dimensionierung haben wie die durch den klei
neren Kolbenflansch (62) des Antriebszylinderkol
bens (36) gebildeten Antriebsflächen (81 bzw. 82).
27. Presse nach Anspruch 24 oder 25, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Auswerferzylinder (58) auf eine
Auswerfkraft bis 30% der vom Antriebszylinder (14)
entfaltbaren Pressenkraft ausgelegt ist.
28. Presse nach einem der Ansprüche 24 bis 27, dadurch
gekennzeichnet, daß zur Überwachung des im größeren
Antriebsdruckraum (187) des Auswerferzylinders (58)
herrschenden Druckes ein elektromechanischer oder
elektronischer Drucksensor (204) vorgesehen ist,
dessen elektrisches Ausgangssignal der elektroni
schen Steuereinheit (120) als Druck-Istwert-Infor
mationssignal zugeleitet ist.
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