DE4412367A1 - Schließhöhen-Justiervorrichtung für eine Presse - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft mechanische Pressen, insbesondere einen Schließhöhenmechanismus, mit welchem Stanz- und Durchschlagbelastungen (snapthrough loads) durch die Schließhöhen-Justiervorrichtungen genauer unter Kontrolle kommen.

Mechanische Pressen, beispielsweise Stanzpressen und Tiefziehpressen, umfassen einen Rahmen mit einem Querhaupt, einem Bett und einem Schlitten, der in dem Rahmen gelagert ist und sich während des Betriebes gegen das Bett hin und von diesem hinwegbewegt. Der Schlitten wird von einer Kurbelwelle angetrieben, der eine Pleuelstange zugeordnet ist, die am Schlitten angreift. Derartige mechanische Pressen sind für Stanz- und Ziehvorgänge weithin im Gebrauch und ändern sich im wesentlichen durch die Größe und die verfügbare Preßkraft, je nach Anwendungsfall.

Bei vorbekannten Pressen dieser Art ist die Länge der Pleuelstange, die am Schlitten angreift, oder sie ist an ein anderes Element wie an eine Verbindungsschraube angeschlossen, die im Bezug auf den Schlitten justierbar ist, so daß die Schließhöhenöffnung zwischen Schlitten und Bett justiert werden kann, entsprechend unterschiedlichen Preßgesenken. Alternativ hierzu läßt sich die Position des Bettbereiches oder des sogenannten Bolsters relativ zum Schlitten justieren, um somit die Schließhöhe zwischen diesen einzustellen, siehe beispielsweise US 3 858 432. Ungeachtet der Art und Weise der Schließhöheneinstellung ist der Schlitten üblicherweise mittels Säulen des Preßrahmens geführt, die sich zwischen Querhaupt und Bett erstrecken, so daß die Teile des Preßgesenks beim Hin- und Hergehen des Schlittens genau ausgerichtet bleiben.

Zahlreiche vorbekannte mechanische Pressen weisen eine Vielzahl von Verbindungsschrauben-Einheiten auf, die notwendig sind, um den Schlitten hin- und hergehen zu lassen. Es sind Schließhöhen-Justiervorrichtungen bekannt, bei denen die Position des Schlittens relativ zu jeder Verbindungsschraube gleichzeitig mittels eines zwischengeschalteten Schneckentriebs justiert wird, der entweder von Hand oder durch einen von der Bedienungsperson gesteuerten Motor betrieben wird.

Die Probleme mit bekannten Schließhöhen- Justiervorrichtungen betreffen den Transfer der Stanz- und Durchschlagkräfte (snapthrough loads) durch die Justiervorrichtungen während des Pressenbetriebes. Eine Preßkraft ist die Kraft, die von der mechanischen Presse ausgeübt wird, wenn der Schlitten das ihm zugeordnete Werkzeug mit dem Werkstück in Kontakt bringt. Bricht das Werkstück im Werkzeug, so kommt es zu einer starken Beschleunigung des Schlittens nach unten, d. h. zu dem sogenannten Snapthrough. Diese Durchschlagkraft geht hauptsächlich zurück auf die Beschleunigung nach unten sowie auf die nach unten gerichtete Kurbelwellen- Trägheitsbeschleunigung der Werkzeug-Schlitten-Kombination. Werden diese Kräfte nicht ausgeglichen, so führen sie zu Veränderungen der Schließhöhe.

Ein Problem, das bei Schließhöhen-Justiervorrichtungen auftritt, welche in Pressenbolstern angeordnet sind, besteht im sogenannten Rückprallen (= rebound). Rückprallen ist eine Bewegung der oberen Fläche des Bolsters, verursacht durch eine reflektierte Druckwelle, die durch die Pressenarbeit erzeugt wird. Ein Pressen-Rückprallen ist ähnlich dem Durchschlagen oder Durchschnappen (=snapthrough) wobei jedoch das Bolster eine plötzliche Beschleunigung erfährt, was zu Veränderungen der Schließhöhe führt.

Ein besonderes Problem, das mit dem Kontrollieren der Pressen-Schließhöhe verbunden ist, besteht in den Toleranzen und den Zwischenräumen zwischen den miteinander verbundenen Teilen der Presse, insbesondere mit den Verbindungen zwischen Schließhöhen-Justiervorrichtung und Schlitten oder Bolster. Die Schließhöhen- Justiervorrichtungen bedingen, daß zwischen den Einzelteilen gewisse Zwischenräume verbleiben, und zwar während des Herstellens, Montierens und Justierens, so daß der Schneckentrieb, die Justiermuttern und die Verbindungsschrauben sich noch drehen und bewegen können, um überhaupt ein Arbeiten zu ermöglichen. Dieselben Zwischenräume zwischen den Einzelteilen führen während des Pressenbetriebes zu einem Problem, da diese Zwischenräume die möglichen Schließhöhenbereiche während des Pressenbetriebes vergrößern.

Die Zwischenräume verhindern auch die gleichförmige Übertragung der Preßkräfte durch die Presse hindurch. Diese Ungleichmäßigkeit der Kräfte kann dazu führen, daß auf gewisse Einzelteile konzentrierte Stoßkräfte einwirken, was zu Beschädigungen oder gar Ausfall führen kann. Dabei führen die Zwischenräume zwischen den Einzelteilen wiederum dazu, daß sich die Schließhöhe während des Pressenbetriebes in variabler Weise verändert, was dazu führt, daß bei den Werkstücken die Konstruktionsabmessungen nicht eingehalten werden können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei mechanischen Pressen die Schließhöhen-Justiervorrichtung derart zu gestalten, daß diese genauer, als bisher kontrolliert werden kann, und daß sie gleichzeitig besser als seither gegen schädigende Einflüsse durch Stoßkräfte geschützt wird.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 gelöst. Demgemäß wird eine abgedichtete, flüssigkeitsgefüllte Kammer relativ geringer Höhe der Justiervorrichtung zugeordnet. Diese Kammer wirkt als extrem steife "Flüssigkeitsfeder" oder "Ölfeder", die die Durchbiegung und/oder Bewegung des Schlittens oder der Bolsterfläche begrenzt.

Die Schließhöhen-Justiervorrichtung kann betrieben werden, während die Presse arbeitet. Man spricht somit von einer Justierung beim Betrieb.

Ein Vorteil der Schließhöhen-Justiervorrichtung gemäß der Erfindung besteht darin, daß die flüssigkeitsgefüllte Kammer eine freie Bewegung zwischen einzelnen Teilen begrenzt und damit dazu beiträgt, Veränderungen der dynamischen Schließhöhe zu begrenzen. Dieser Widerstand gegen Veränderungen der Schließhöhe erlaubt es, in der Presse Werkstücke zu bearbeiten, die zu Fertigteilen mit qualitativ hochwertigen Toleranzen führen.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die Zwischenräume zwischen der Justiermutter, dem Kolben und dem Gehäuse mit Öl gefüllt sind, um die Drehmomentanforderungen zu verringern, während die Schließhöhe justiert wird und die Presse arbeitet.

Ein weiterer Vorteil der Schließhöhen-Justiervorrichtung gemäß der Erfindung besteht darin, daß in den Zwischenräumen eingesperrtes Öl dazu beiträgt, die Stanzpenetration (punch penetration) zu verringern. Dies führt zu dynamisch steiferen Preßgesenken oder Preßformen und damit zu einer Steigerung der Lebensdauer dieser Formen. Durch genaueres Kontrollieren der Schließhöhe werden zufällige Stöße auf die Formen verringert.

Die Erfindung geht somit aus von einer Presse mit einer Rahmenkonstruktion, umfassend ein Querhaupt und ein Bett, mit einem Schlitten, der in der Rahmenkonstruktion in Bezug auf das Bett hin- und hergehend geführt ist. Am Bett ist ein Bolster montiert. Eine Schließhöhen-Justiervorrichtung ist am Bolster montiert, um die Schließhöhe zwischen Bolster und Schlitten zu justieren. Die Vorrichtung weist eine Schraube auf, die mit einer Mutter verschraubt ist. Ein an der Schraube befestigter Kolben bildet eine flüssigkeitsgefüllte, abgedichtete Kammer, die mit einem Kolbengehäuse zusammenarbeitet. Die flüssigkeitsgefüllte Kammer begrenzt eine nach oben gerichtete Durchbiegung und/oder Bewegung des Kolbens und ist an der oberen Fläche des Bolsters angeschlossen.

Die Schließhöhen-Justiervorrichtung kann eine Feedback- Einrichtung aufweisen, um die Schließhöhe zu messen und diese automatisch auf einen gewünschten Wert einzustellen.

Die Erfindung ist anhand der Zeichnung näher erläutert. Darin ist im einzelnen folgendes dargestellt:

Fig. 1 ist eine Aufrißansicht einer mechanischen Presse mit einer Schließhöhen-Justiervorrichtung, von vorn gesehen.

Fig. 2 ist eine vergrößerte fragmentarische Schnittansicht einer Justiervorrichtung für ein Bolster.

Fig. 3 ist ein Blockschaltbild einer automatischen Feedback-Einrichtung.

Die in Fig. 1 dargestellte mechanische Presse 10 weist ein Querhaupt 12 auf, ein Bett 14 mit einem Bolster 16, das hieran befestigt ist, sowie Säulen 18, die das Querhaupt 12 mit dem Bett 14 verbinden. Die Säulen 18 sind mit der Unterseite des Querhauptes 12 verbunden oder hiermit einteilig, und sie sind mit der oberen Seite von Bett 14 verbunden. Zugstangen 20 erstrecken sich durch das Querhaupt 12 hindurch, durch die Säulen 18 sowie durch das Bett 14. Sie sind an jedem Ende jeweils mit einer Spannmutter 22 versehen. Bett 14 weist nach unten weisende Schenkel 24 auf, die ihrerseits - unter Zwischenschaltung von Stoßdämpfplatten 28 - am Fußboden 26 fixiert sind.

Die Schließhöhe der Presse wird auf bekannte Weise mit einer ersten Meßvorrichtung zwischen Schlitten 30 und Bolster 16 erfaßt, beispielsweise durch einen Grenzschalter, ein Accelerometer, oder durch einen berührungsfreien optischen oder elektrischen Sensor bekannter Bauart. Die Schließhöhen-Justiervorrichtung wird sodann aktiviert, um einen gewünschten Schließhöhenwert einzustellen. Durch die Erfindung wird die bekannte Schließhöhen-Justiervorrichtung verbessert, indem sie beim Arbeiten der Presse 10 eine genauere Schließhöheneinstellung erlaubt.

Gemäß der Erfindung wird eine abgedichtete, flüssigkeitsgefüllte Kammer relativ geringer Höhe vorgesehen und an der Befestigungsschraube befestigt, um eine Durchbiegung oder eine Bewegung der Bolsterfläche während des Arbeitens der Presse zu verhindern. Man verwendet zwar am besten Öl für die Kammer, jedoch sind auch andere hydraulische Medien verwendbar.

Aus Fig. 2 erkennt man, auf welche Art und Weise die Justiervorrichtung in Bolster 16 eingebettet ist. Eine Deckplatte 70 des Bolsters ist mittels Schrauben 72 an einem Verriegelungskolben 74 befestigt. Am Bett 14 ist das Bolstergehäuse 76 befestigt. Das Bolstergehäuse 76 weist eine Zylinderbohrung 78 auf, in welcher der Verriegelungskolben 74 gleitet.

Eine Justiermutter 80 mit Gewinde 82 ist mit einem Gewinde 75 des Verriegelungskolbens verschraubt. Die Justiermutter 80 greift in eine Aussparung 84 ein, die konzentrisch zur Zylinderbohrung 78 vorgesehen ist, derart, daß ein Raum geschaffen wird, in welchem die Mutter 80 dichtend verdrehbar ist. Zwischen dem Gewinde 82 der Mutter 80 und dem Gewinde 75 des Verriegelungskolbens 74 verbleibt ein Zwischenraum. Beim Betrieb wird dieser Zwischenraum mit einer Flüssigkeit gefüllt, normalerweise mit Öl. Durch Anfüllen des Zwischenraumes mit Flüssigkeit bedarf es zum Verdrehen und zu der daraus resultierenden Schließhöhen- Justierung eines geringeren Drehmomentes. Auch wird die Gefahr des Fressens oder des Verschleißes der Gewinde verringert. Der Zwischenraum kann sich über die Justiermutter 80 hinwegerstrecken, so daß er zwischen Bolstergehäuse 76 und Justiermutter 80 liegt - siehe Fig. 2. Der Zwischenraum kann Öl, beispielsweise von einer Ölkammer 93 oder einem Ölkanal 94 erhalten.

Die Schließhöhen-Justiervorrichtung gemäß Fig. 2 nutzt den Effekt einer Ölfeder-Kammer zwischen Verriegelungskolben 74 und Bolstergehäuse 78 aus. Die Zylinderbohrung 78 weist einen Abschnitt 77 einer im Durchmesser größeren Gegenbohrung auf, in welchen ein erweiterter Teil 79 des Kolbens 74 dichtend eingreift. Der erweiterte Teil 79 des Kolbens 74 weist eine Fläche 89 auf, die der Bodenfläche 81 des Gegenbohrungsabschnittes 77 gegenüberliegt. Zwischen der Fläche 83 und der Fläche 81 ist eine dichtungsfähige Kammer 93 gebildet.

Kammer 93 ist mit einer Flüssigkeit gefüllt, am besten mit Öl, und zwar aus einem Ölzufuhrkanal 94. Kanal 94 ist an eine Öleinspritzeinrichtung wie eine Pumpe 164 angeschlossen, siehe Fig. 3.

Während des normalen Betriebes beträgt der Abstand zwischen der Fläche 83 und der Fläche 81 etwa 0,75 bis 6,35 mm. Dieser geringe Abstand schafft eine geeignete Stärke für einen Ölvorrat, um die Bewegung des Verriegelungskolbens 74 während des Pressenbetriebes entscheidend zu dämpfen. Alternativ hierzu können andere Ölfilmstärken verwendet werden, je nach dem Umfang der Kammer 93, der Viskosität sowie anderer Eigenschaften der in die Kammer 93 eingespritzten Flüssigkeit.

Die Dichtung 86 auf der Justiermutter 80 dichtet die Kammer 93 zwischen Justiermutter 80 und Kolben 74 ab. Eine weitere Dichtung 88 sorgt für eine Dichtung zwischen Justiermutter 80 und Bolstergehäuse 76 innerhalb der Aussparung 84. Der Verriegelungskolben 74 weist eine in der Seitenwand befindliche Dichtung 90 auf, die eine Abdichtung gegen die Zylinderbohrung 78 erbringt. Die Dichtungen 86, 88 und 90 dichten die Kammer 93 ab, die zwischen Justiermutter 80, Verriegelungskolben 74 und Bolstergehäuse 76 gebildet ist.

Ein Ölkanal 94 verläuft durch das Bolstergehäuse 76, um mit einer hier nicht dargestellten, druckfreien oder unter Druck stehenden Ölquelle zu kommunizieren. Dabei bedeutet die Ausdrucksweise "druckfrei", daß die Ölquelle unter Atmosphärendruck steht. Andererseits bedeutet die Ausdrucksweise "unter Druck", daß das Öl unter einem Druck steht, der größer als Atmosphärendruck ist. Das Öl füllt die Kammer 93 zwischen der Justiermutter 80 und dem Verriegelungskolben 74 sowie dem Bolstergehäuse 76. Die Justiermutter 80 kann einen Entlüftungsfitting 95 aufweisen, um in Kammer 93 eingesperrte Luft entweichen zu lassen.

Während des Betriebes verringert die in Fig. 2 gezeigt Schließhöhen-Justiervorrichtung das Bolster-Rückprallen. In der Kammer 93 enthaltenes Öl erzeugt eine Kraft, um Kolben 74 zusammen mit Justiermutter 80 und Bolster 70 in Richtung nach unten zu drücken und damit die ganze Einheit zu jedem Zeitpunkt näher an das Bolstergehäuse 76 heranzubringen. Dies verringert den Zwischenraum zwischen den Teilen und der Vor-Belastung vor dem Pressenbetrieb. Der Anti-Prall- Effekt wird durch Druckbeaufschlagen des Öles in Kammer 93 noch verstärkt.

In Fig. 2 ist zwar nur eine einzige Justiervorrichtung dargestellt. Normalerweise wird man jedoch in einer Presse 10 eine Mehrzahl derartiger Vorrichtungen vorsehen. Jede Justiermutter 80 weist ein Zahnrad 96 auf, das mit einem Antriebszahnrad 98 in Triebverbindung steht. Zahnrad 98 wird von einem hydraulischen Motor 160 angetrieben - siehe Fig. 3. Motor 160 ist ein stark untersetzter Motor, wie aus dem Stande der Technik bekannt; hiermit läßt sich ein sehr genaues Winkelpositionieren von Zahnrad 96 vornehmen. Alternativ hierzu kann Zahnrad 96 von Zahnrad 98 mittels eines Kettentriebes angetrieben werden.

Die Justierung der Pressen-Schließhöhe während des Pressenbetriebes wird durch Verdrehen der Justiermutter 80 mittels des Motors 160 vorgenommen. In Kammer 93 enthaltenes Öl erzeugt eine Vorspannung oder Vorlast, die dazu führt, daß die Bolsterfläche 70 strammer und dichter an das Bolstergehäuse 76 herangezogen wird. Die Vorlast verringert die Schließhöhenabweichung und -Bewegung der Schließhöhen-Justierung während des Pressenbetriebes.

Die Feedback-Einrichtung zum automatischen Kontrollieren der Schließhöhe soll im folgenden unter Bezugnahme auf Fig. 3 diskutiert werden. Es versteht sich jedoch, daß auch alternative Regelanordnungen verwendet werden könnten.

Die automatische Kontrolle der Schließhöhe wird mittels einer Kontroll- oder Feedback-Einrichtung 150 durchgeführt. Vor dem Betrieb gibt die Bedienungsperson einen gewünschten Schließhöhenwert 152 durch Leiter 151 einem Comparator 154 ein. Die Feedback-Einrichtung 150 und der Comparator 154 können einen Mikroprozessor bekannter Bauart aufweisen. Comparator 154 nimmt Eingangssignale auf und gibt Ausgangs- oder Kontrollsignale als Funktion der Eingänge ab.

Die Schließhöhen-Meßvorrichtung 21 von Fig. 1 überträgt den gemessenen Schließhöhenwert 156 während des Pressenbetriebes. Comparator 154 vergleicht die Differenz zwischen dem vorgegebenen Schließhöhenwert 152 und dem gemessenen Schließhöhenwert 156 und bildet ein Regelsignal, das über Leiter 158 dem Regelmotor 160 eingespeist wird, sowie ein weiteres Regelsignal, das über Leiter 162 einer Ölpumpe 164 eingespeist wird. Pumpe 164 steht mit Kammer 93 über eine Ölleitung 94 in leitender Verbindung, um in diese unter Druck stehendes Öl einzuspritzen. Die Ergebnisse des Vergleichs zwischen dem gewünschten Schließhöhenwert 152 und dem gemessenen Schließhöhenwert 156 veranlaßt Comparator 154 dazu, das über Leiter 158 dem Regelmotor 160 eingespeiste Regelsignal entsprechend zu ändern, damit dieser in der einen oder anderen Richtung umläuft. Wie in Fig. 3 gezeigt, ist eine Triebverbindung zwischen Regelmotor 160, Welle 54, Zahnrad 98 und Zahnrad 96 bis zur Justiermutter 80 geschaffen. Aus Fig. 3 erkennt man ferner, daß Comparator 154 über eine manuelle Regelschaltung 166 auf einer Leitung 165 umgangen werden kann, damit die Bedienungsperson direkt auf Regelmotor 160 und Pumpe 164 Einfluß nehmen kann.

Comparator 154 kann je nach seinen Eingängen das Regelsignal über Leitung 162 zur Pumpe 164 entsprechend dem Volumen und dem Druck des von Pumpe 164 geförderten Öles verändern. Auf diese Weise lassen sich während des Pressenbetriebes und/oder während der Schließhöhen- Justierung Druck und Durchsatz des Öles, das durch Kammer 93 durchströmt, verändern.

Comparator 154 braucht nicht aus einem Mikroprozessor aufgebaut zu sein, sondern es kann auch ein an sich bekannter programmierbarer logischer Regler vorgesehen werden.

Claims (3)

1. Presse (10) mit einer Rahmenkonstruktion mit einem Querhaupt (12) und einem Bett (14), mit einem Schlitten (30), der von der Rahmenkonstruktion zwecks hin- und hergehender Bewegung in Bezug auf das Bett geführt ist, mit einem Bolster (16), das am Bett montiert ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schließhöhen-Justiervorrichtung zwecks Justierung während der Bewegung an der Presse angeordnet ist, um die Schließhöhe zwischen dem Schlitten und dem Bolster zu justieren, daß die Vorrichtung ein Gehäuse (76) mit einer Bohrung (78) aufweist, in welcher ein Kolben (74) angeordnet ist, daß der Kolben am Bolster befestigt ist, und daß die Vorrichtung eine abgedichtete, flüssigkeitsgefüllte Kammer (93) aufweist, die zwischen Kolben und Gehäuse angeordnet ist, so daß die Flüssigkeit in der Kammer eine Durchbiegung und Bewegung der Schließhöhen- Justiervorrichtung und des Bolsters entgegenwirkt und somit Änderungen der Pressen-Schließhöhe verringert.

2. Presse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben ein Gewindeteil (75) aufweist, der mit einer Mutter (80) verschraubt ist, unter belassen eines Zwischenraumes zwischen diesen beiden, und daß der Zwischenraum mit Flüssigkeit gefüllt ist, so daß das für eine relative Verdrehung der Justiermutter um den Kolben erforderliche Drehmoment verringert wird.

3. Presse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenraum und die in der Kammer enthaltene Flüssigkeit in leitender Verbindung miteinander stehen.