-
GEGENSTAND DER ERFINDUNG
-
Die
Erfindung bezieht sich auf eine druckbetriebene Kolben- und Zylindereinheit
für den
Einsatz in einem Matrizenblock. Derartige Einheiten können mit
Matrizenpresseinheiten zum Stanzen eines Lochs oder Eindrücken/Prägen der
Seitenwand eines Rohres eingesetzt werden, während das Rohr einer Hydroformung
unterzogen wird.
-
Eine
derartige Einheit ist aus Dokument
CH-A-321215 bekannt.
-
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
-
Es
ist schwierig, eine Presswerkzeugeinheit bzw. einen Stempel in Verbindung
mit einer Matrize zu positionieren, um eine Lochstanzung auszuführen, insbesondere,
z. B. beim Stanzen von Löchern
in die Wände
von Rohren, geformten Gefäßen, extrudierten
Profilelementen und Gegenständen
mit komplexer Geometrie, die von Matrizen umschlossen sind mit,
unzugänglichen
oder schwer zu erreichenden Bereichen. Obwohl Löcher bei derartigen Gegenständen oftmals
gebohrt sein können,
wird heutzutage das Stanzen bevorzugt, da kommerziell erhältliche
Zylinder zu einer einfacheren Montage der Presswerkzeugeinheiten
bzw. Stempel beigetragen haben und das Stanzen mit üblicherweise
geringeren Kosten erlauben. Unter solchen Umständen kann die Matrize mit einem
unter Druck gesetzten Fluid benutzt werden, das in Kontakt mit der
Hinterwand des Materials steht, wie z. B. im
US-Patent 3,487,668 von Fuchs, Jr.
und im
US-Patent 4,989,482 von
Mason beschrieben wird. Bei diesen Hydroformingsystemen müssen die
Matrizenpresswerkzeuge bzw. Matrizenstempel im Inneren des Umformungsmatrizenblocks untergebracht
werden. Wenn das Presswerkzeug bzw. der Stempel vorbewegt wird,
um mit der Stirnfläche des
Materials zusammenzuwirken, wird die Hinterfläche des Werkstücks durch
das unter Druck stehende Fluid gestützt. Unter der mechanischen
Kraft, die auf das Material durch die Stirnkante des Presswerkzeugs
bzw. Stempels aufgebracht wird, und der Kraft, die auf die Hinterfläche des
Werkstücks
durch das unter Druck stehende Fluid aufgebracht wird, wird eine
Vertiefung erzielt oder ein Rohling abgeschert.
-
Das
US-Patent 2,173,358 von
Ernst offenbart eine Presse mit einem Arbeitsauswerfer, der einen
Kolben aufweist, der darin hin- und herbewegbar ist. Ernst lehrt
ein ziemlich kompliziertes Rohrleitungssystem. Der Kolbenausdehnungsanschluss
befindet sich an der Hinterfläche
der Einheit und die dazugehörige
hydraulische Kolbenrückstellungsleitung erstreckt
sich ringsherum zur Stirnfläche
der Einheit und dann bis an den Rand der Einheit. Der Kolbenrückstellungsanschluss
befindet sich an der Stirnseite der Matrizenpresswerkzeugeinheit
bzw. Matrizenstempeleinheit angeordnet und die zugehörige Kolbenausdehnungsleitung
erstreckt sich ringsherum bis an die Seite der Einheit. Die Einheit
ist durch Schrauben an der Stirnfläche der Einheit angebracht.
-
Das
US-Patent 3,027,877 von
Lansky offenbart einen Fluiddruckmotor für den Einsatz in einer Matrize.
Lansky's Einheit
stellt ein Dämpfungsmittel bereit,
das den Kolben zu einem weichen Stopp am Ende seines Hubs bringt
und das den Kolben bei seinem Leerhub unterstützt. Lansky lehrt einen Kolbenausdehnungsanschluss
und einen Kolbenrückstellungsanschluss
an der Hinterfläche
der Einheit und ein Drosselventil, das sich senkrecht zu der Einheit erstreckt.
Die Einheit ist durch Schrauben an der Stirn- und der Hinterfläche der
Einheit angebracht.
-
Die
US-Patente 3,185,042 von
Hastings und
3,188,923 von
Mandelko lehren pneumatische Zylinder mit Kolben, die darin hin-
und herbewegbar sind. Beide lehren Kolbenausdehnungsanschlüsse, die sich
an der Hinterfläche
des Zylinders befinden und Kolbenrückstellungsanschlüsse, die
sich an der Stirnseite des Zylinders befinden. Hastings lehrt Bolzen
an sowohl der Stirn- als auch der Hinterfläche des Zylinders, während Mandelko
keine Vorrichtung zum Fixieren des Zylinders an eine andere Vorrichtung
lehrt.
-
Keine
der Vorrichtungen aus dem Stand der Technik lehrt eine druckbetriebene
Kolben- und Zylindereinheit, die so aufgebaut ist, dass sie die
Unterbringung der Einheit im Umformungsmatrizenblock erleichtert
und unterstützt.
Bekannte Designs, wie z. B. die oben beschriebenen, sind so aufgebaut,
dass sie schwierig zu konstruieren sind, wobei sie eine Vielzahl
von Teilen aufweisen, die zu Ausfällen neigen, und schwierig
zu installieren, zu warten und auszutauschen sind. Bekannte Designs
passen auch nicht gut in den oft begrenzten Raum des Umformungsmatrizenblocks
und die zugehörigen
Maschinenanlagen.
-
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
-
Die
vorliegende Erfindung stellt eine druckbetriebene Kolben- und Zylindereinheit
für den
Einsatz in einem Matrizenblock bereit. Die Kolben- und Zylindereinheit
weist ein Gehäuse
auf, das eine Hinterfläche
und eine Stirnfläche
für die
Verbindung mit dem Matrizenblock besitzt, einen Kolben, der in einer Bohrung
im Inneren des Gehäuses
hin und her bewegbar ist, einen Ausdehnungsraum, der in Strömungsverbindung
mit einem Kolbenausdehnungsanschluss steht, einen Kolbenrückstellungsraum,
der in Strömungsverbindung
mit einem Kolbenrückstellungsanschluss
steht, und eine Aufnahme für Schraubenmittel,
um ein Schraubenmittel zum Anbringen der Einheit am Matrizenblock
aufzunehmen, wobei sich die Aufnahme für Schraubenmittel zur Hinterfläche der
Einheit erstreckt. Die Anschlüsse befinden
sich an der Hinterfläche
der Einheit.
-
Die
Erfindung stellt auch eine Zylindereinheit mit einem einteiligen
Zylindergehäuse
bereit. Die Erfindung stellt auch eine Kolben- und Zylindereinheit mit
einer Stange aus gehärtetem
Stahl bereit.
-
In
einer Ausführungsform
stellt die Erfindung auch einen Schraubenentlüftungsdurchgang bereit, der
in Strömungsverbindung
mit dem Kolbenrückstellungsraum
steht, wobei sich der Entlüftungsdurchgang
zur Hinterfläche
der Einheit erstreckt. In einer bevorzugten Ausführungsform steht der Entlüftungsdurchgang
in direkter Verbindung mit dem Kolbenrückstellungsraum. In einer weiteren
bevorzugten Ausführungsform
steht der Entlüftungsdurchgang
in direkter Verbindung mit dem Kolbenausdehnungsraum.
-
In
einer bevorzugten Ausführungsform
weist die Kolben- und Zylindereinheit mehrere Aufnahmen für Schraubenmittel
auf. In einer weiteren Ausführungsform
sind die Aufnahmen für
Schraubenmittel auf der Hinterfläche
zurückversetzt.
In einer weiteren Ausführungsform
ist der Matrizenblock ein Hydroforming-Matrizenblock.
-
KURZE BESCHREIBUNG DER ABBILDUNGEN
-
1 ist
eine Schnittansicht einer druckbetriebenen Kolben- und Zylindereinheit
aus dem Stand der Technik.
-
2 ist
eine perspektivische Hinteransicht einer Kolben- und Zylindereinheit
der Erfindung.
-
3 ist
eine perspektivische Vorderansicht der Kolben- und Zylindereinheit
aus 2.
-
4 ist
eine Schnittansicht der Kolben- und Zylindereinheit aus 2.
-
BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
DER ERFINDUNG
-
Die
folgenden erläuternden
Beschreibungen sind vorgesehen, um das Verständnis der Erfindung zu erleichtern.
Die Beschreibungen sind als Beispiele vorgesehen und nicht einschränkend für die Erfindung.
-
Die
Kolben- und Zylindereinheiten der Erfindung können als Matrizenpresswerkzeugeinheiten bzw.
Matrizenstempeleinheiten zum Stanzen eines Lochs oder zum Einbringen
einer Vertiefung in die Seitenwand eines Werkstücks, z. B. eines Rohrs, eingesetzt
werden, während
es im Inneren einer Matrize geformt wird, z. B. während des
Hydroformens. Die Kolben- und Zylindereinheit wird in der Wand der
Matrize aufgenommen und wird üblicherweise
betrieben, während
zwei solcher Matrizen durch eine Presse zusammengeschlossen werden,
um das Werkstück
zu begrenzen. Es ist ebenfalls angedacht, dass die Kolben- und Zylindereinheiten
der Erfindung als Auswerfer oder ähnlichen eingesetzt werden
können, um
ein Teil abzubrechen oder aus der Matrize auszuwerfen, wobei in
diesem Fall die Einheit normalerweise betrieben wird, während die
Matrizen in geöffneter Stellung
sind. Alternativ können
die Kolben- und Zylindereinheiten für irgendeinen anderen Zweck
verwendet werden, für
den die Matrizenzylinder benötigt werden.
Die vorliegende Erfindung ist besonders nützlich, wo man mehrere Zylinder
in einem begrenzten Raum benötigt.
-
Es
ist regelmäßig erforderlich,
die Einheit oder Teile dieser zu warten oder zu ersetzen aufgrund
des Verschleißes
oder des Bruchs von beweglichen Teilen wie z. B. eines Presswerkzeugs
bzw. Stempels. Bei den bekannten Anordnungen, wie in 1 gezeigt,
steht die Eingangs- und die Ausgangsleitung 10 aus der
Seite der Kolben- und Zylindereinheit 12, senkrecht zu
der Achse "Z" hervor, entlang
derer sich der Kolben im Inneren der Einheit und in die Matrize
hinein hin- und herbewegt. Diese Anordnung setzt voraus, dass eine
breite Öffnung
oder ein großer
Freiraum um die Einheit in Bezug auf die Matrize 20 vorgesehen
werden muss, um die Einheit zu installieren und zu betreiben, einschließlich Platz für hydraulische
Eingangs- und Ausgangsleitungen 10, um aus der Einheit
hervorzustehen. Darüber
hinaus wird Freiraum benötigt,
um an die Schrauben 10 zu gelangen, die die Einheit an
der Matrize 20 befestigen.
-
4 ist
eine Schnittansicht einer Kolben- und Zylindereinheit 12 gemäß der vorliegenden
Erfindung. Bezüglich
der 2, 3 und 4 weist die
Kolben- und Zylindereinheit der Erfindung ein zylindrisches Gehäuse 26 mit
diametral gegenüberliegenden
flachen Seitenflächen 26a auf.
Das Gehäuse 26 ist
vorzugsweise aus einem einzigen Stahlteil konstruiert.
-
Das
Gehäuse 26 enthält eine
Stange, die aus drei fortlaufenden Teilen besteht, und zwar der Stangenstirn 40,
der Stangenmitte 41 und der Stangenbasis 34. Die
Stangenmitte 41 und die Stangenbasis 34 sind zylinderförmig. Die
Stangenstirn 40 ist zylinderförmig mit einander diametral
gegenüberliegenden
flachen Oberflächen 40a (gezeigt
in 3). Die Stangenstirn 40 kann eine Matrize,
ein Presswerkzeug bzw. einen Stempel oder ein anderes Werkzeug auf
ihrer Werkzeugoberfläche 52 aufnehmen,
um Kraft auf ein Werkstück
aufzubringen. Die Stange ist vorzugsweise aus einem einzelnen Teil aus
gehärtetem
Stahl konstruiert. Wie in den Abbildungen gezeigt, ist die Werkzeugoberfläche 52 vorzugsweise
ein großer
Halterungskopf.
-
Die
Kolben- und Zylindereinheit ist am Matrizenblock 70 befestigt.
Typischerweise umfasst der Matrizenblock eine obere Matrize, die
geeignet ist, um entgegen einer unteren Matrize verschoben zu werden,
um ein Werkstück
umzuformen, das im Inneren der Matrize befestigt ist. Vorzugsweise
ist das Werkstück
ein Rohr, das teilweise durch Hydroforming geformt ist. Die obere
oder die untere Matrize, oder beide, sind angesenkt, um eine Kolben-
und Zylindereinheit 12 der vorliegenden Erfindung aufzunehmen.
Unter Berücksichtigung
der 3 ist eine kreisförmige Abschnittsverschlusskappe 38 an
der Stirnfläche 42 um
den Außendurchmesser
der Stangenmitte 41 vorgesehen, um die Bohrung 48 gegen den
Matrizenblock abzudichten.
-
Die
Kolben- und Zylindereinheit 12 ist so aufgebaut, dass sie
ein Presswerkzeug bzw. Stempelwerkzeug aufnimmt, das entlang einer
Mittellinie "Z" durch die Stangenstirn 40 verschoben
wird, um durch oder gegen das Werkstück geführt zu werden, während der
Umformungsarbeitsgang zwischen einer oberen Matrize und einer unteren
Matrize ausgeführt wird.
Die Kolben- und Zylindereinheit 12 ist in einer Senkbohrung
in der Matrize zurückversetzt,
die mit der Mittellinie Z fluchtet, um das Werkstück mit dem Presswerkzeug
bzw. Stempelwerkzeug durchzudringen oder einzukerben oder ein Werkstück auszuwerfen
oder irgendeine andere erforderliche Aufgabe auszuführen.
-
Die
Kolben- und Zylindereinheit 12 wird hydraulisch betrieben
und ein Ventilblock kann montiert sein, um Anschlüsse für den Kolbenausdehnungsanschluss 23 und den
Kolbenrückstellungsanschluss 22 der
Zylindereinheit 12 durch geeignete Leitungen bereitzustellen.
Eine Mehrfachschnellkupplung zum Verbinden/Trennen kann vorgesehen
werden, um den Kolbenausdehnungsanschluss 23 und den Kolbenrückstellungsanschluss 22 an
eine externe hydraulische Druckquelle anzuschließen. Derartige Schnell-Kupplungssysteme
ermöglichen
Verbindungen zu hydraulischen Druckleitungen oder Luftdruckleitungen,
und sind handelsüblich
und bekannt (z. B. von Cejn Industrial Corporation in Niles, III.
oder Parker Hannifin in Cleveland, Ohio).
-
Die
Details der Einheit 12 können unter Bezug auf 4 gesehen
werden. Ein Zylindergehäuse 26 weist
eine Hinterfläche 24 und
eine Stirnfläche 42 auf.
Das Zylindergehäuse 26 umschließt im Wesentlichen
die Stangenmitte 41, die Stangenbasis 34 und hydraulische
Betätigungskomponenten.
-
Die
Stangenbasis 34 ist durch einen Dichtungsring 50 geschützt, der
um den Umfang der Stangenbasis 34 herum angeordnet ist.
Der Dichtungsring 50 ist wiederum in einer arretierenden
Verbindung am Kolben 58 fixiert. Die Stangenbasis 34 kann
darüber
hinaus in Bezug auf den Kolben 58 durch eine Stangen- und
Kolbenpassfeder 62 arretiert werden. Somit ist die Stange
an dem Kolben 58 fixiert. Es versteht sich, dass in anderen
Ausführungsformen
die Stangenbasis 34 und der Kolben 58 gegenseitig
durch Schweißverbindungen
eine männliche-weibliche
Gewindepassschraube oder irgendein anderes bekanntes Mittel fixiert
werden können.
Des Weiteren, wie aus 4 ersichtlich, weist der Kolben 58 in
Bezug auf die Stangenmitte 41 eine Passung mit Übermaß auf. Es
ist einzusehen, dass in einer alternativen Ausführungsform der Kolben 58, die
Stangenmitte 41 und die Stangenbasis 34 ein fortlaufendes
Teil sein können.
-
Auf
diese Weise trägt
der Kolben 58, sobald er sich bewegt, die Stangenbasis 34 und
die entsprechenden Stangenabschnitte 41 und 40 entlang
der Achse "Z". Zwischen dem äußeren Umfang
des Kolbens 58 und der inneren Bohrung 48 ist
eine Kolbendichtung 56 durch O-Ringe vorgesehen, die verschiebbar
in Bezug auf die innere Bohrung 48 sind. Obwohl die Kolbendichtungen 56 hier
durch einen vorgesehenen O-Ring gezeigt und beschrieben werden,
ist es einsichtig, dass irgendein bekanntes Dichtungssystem als
Kolbendichtung 56 eingesetzt werden kann.
-
Der
Kolbenausdehnungsraum 45 ist der Raum zwischen dem Kolben 58 und
dem Kolbenausdehnungsanschluss 23. Der Kolbenrückstellungsraum 44 ist
der Raum zwischen dem vorderen Anschlussteil 46 und dem
Kolben 58 und steht in Strömungsverbindung mit der Kolbenrückstellungsleitung 25.
Die Kolbendichtung 56 und der Dichtring 50 machen
gemeinsam den Kolbenausdehnungsraum 45 und den Kolbenrückstellungsraum 44 fluidundurchlässig gegen
darin entstehenden Druck. Somit kann sich der Kolben 58 mit
der Stange entlang der Achse "Z" bewegen, während er
eine fluidundurchlässige Dichtung
in Bezug auf den Kolbenausdehnungsraum 45 und den Kolbenrückstellungsraum 44 beibehält.
-
Ein
vorderes Anschlussteil 46 ist im Inneren der Bohrung 48 nahe
der Stirnseite 42 des Zylindergehäuses 26 fixiert. Das
vordere Anschlussteil 46 ist in Bezug auf den Zylinder 26 durch
die vordere Passfeder 60 fixiert, die an dem Zylinder 26 und
dem vorderen Anschlussteil angeschweißt sein kann. Alternativ kann
das vordere Anschlussteil 46 durch irgendein bekanntes
Mittel am Zylinder 26 fixiert werden, z. B. durch Einschrauben
des vorderen Anschlussteils 46 in die innere Bohrung 48 des
Zylinders 26.
-
Das
vordere Anschlussteil 46 weist eine vordere Stangendichtung 66 auf,
die aus einem O-Ring oder anderen geeigneten bekannten Dichtungen
besteht. Die vorderen Stangendichtungen 66 sorgen für eine Dichtung,
während
sie ein Gleiten entlang der Achse Z, zwischen der inneren Bohrung
des vorderen Anschlussteils 46 und dem Außendurchmesser der
Stangenmitte 41, die einen kreisförmigen Querschnitt aufweist,
ermöglicht.
Das vordere Anschlussteil 46 ist feststehend in Bezug auf
die innere Bohrung 48 und der Rückstellungsraum 44 ist
auf diese Weise durch eine Kombination aus der Passung mit Übermaß zwischen
der inneren Bohrung 48 des Zylinders und dem vorderen Anschlussteil 46,
der vorderen Passfeder 60 und den O-Ringen 66 oder
anderen bekannten Mitteln abgedichtet. Somit wirkt das vordere Anschlussteil 46 als
eine Schnittstellen-Dichtung zwischen der Stangenmitte 41 und
dem Zylinder 26, und erzeugt eine Dichtung für die Stirnseite
des Kolbenrückstellungsraums 44.
-
Ein
Entlüftungsdurchgang 27 für den Ausdehnungsraum
wird durch eine Bohrung durch den Zylinder von einer Entlüftungsschraube 30,
die in die Hinterfläche 24 eingesetzt
ist, bis zum Kolbenausdehnungsraum 45, der in der Bohrung
ist, in der die Stange und der Kolben 58 untergebracht
sind, bereitgestellt und kann eingesetzt werden, um eine leichte Absaugströmung durch
das System zu bilden, um die Notwendigkeit für eine Systementlüftung zu
beseitigen, um Luftblasen zu unterdrücken oder Drucküberhöhungen darin
abzubauen. In ähnlicher
Weise wird ein Entlüftungsdurchgang 28 für die Rückstellung durch
eine Bohrung, die senkrecht durch die Einheit verläuft, vorgesehen,
die die Rückstellungsleitung 25 mit
der Entlüftungsschraube 30 verbindet,
um eine Absaugströmung
durch das Rückstellungssystem
zu bilden. Nachdem der Entlüftungsdurchgang 28 für die Rückstellung
gebohrt ist, wird er am gegenüberliegenden
Ende der Entlüftungsschraube 30 durch eine
Entlüftungsdichtung 36 abgedichtet.
-
Der
Druck, der benötigt
wird, um das Fluid oder Gas durch den Entlüftungsdurchgang 28 freizugeben,
und folglich die tatsächliche
Freigabe des Fluids oder Gases durch das Entlüftungssystem, kann durch Einstellung
der Entlüftungsschraube 30 gesteuert
werden. Obwohl in der bevorzugten Ausführungsform beschrieben wird,
dass der Entlüftungsdruck
durch eine Entlüftungsschraube
gesteuert wird, ist dies so aufzufassen, dass weitere Mittel zur gesteuerten
Druckfreigabe, die bekannt sind, wie z. B. ein Druckventil, verwendet
werden können.
-
2 zeigt
eine perspektivische Hinteransicht eines Gehäuses einer druckbetriebenen
Kolben- und Zylindereinheit 12 der vorliegenden Erfindung.
Der Kolbenrückstellungsanschluss 22,
der Kolbenausdehnungsanschluss 23, die Entlüftungsschraube 30 und
die Aufnahmen für
Schraubenmittel 32 befinden sich alle auf der Hinterfläche 24 des
Zylinders 26. Somit befinden sich alle Elemente, auf die zugegriffen
werden muss, um die Einheit zu warten oder zu ersetzen, an der Hinterfläche 24.
Folglich wird für
die Wartung, die Montage und die Demontage weniger Raum zwischen
der Einheit und der Matrize benötigt.
Der Kolbenausdehnungsanschluss 23, der Kolbenrückstellungsanschluss 22,
die Entlüftungsschraube 30 und
die Aufnahmen für
Schraubenmittel 32 befinden sich alle an der Hinterfläche 24 der
Einheit, so dass die Leitungen parallel zu der Rückstellungsachse "Z" sind. Unter Berücksichtigung der 4 wird
die nach hinten zugewandte Position des Kolbenausdehnungsanschlusses 22 zum
Teil möglich
durch die Platzierung der Rückstellungsleitung 25 im
Inneren des Zylindergehäuses 26 und
parallel zu der Rückstellungsachse "Z". Der Durchgang 25 ist durch
den Zylinder 26 entlang der Achse Z gebohrt.
-
Außerdem sind,
um eine einfache Montage und Demontage für den Zugang und die Reparatur des
Presswerkzeugs bzw. Stempels zu erleichtern, Aufnahmen für Schraubenmittel 32 an
der Einheit angeordnet, so dass sich die Schraubenköpfe für einen leichteren
Zugang an der Hinterfläche
der Einheit befinden. Die gesamte Einheit kann bequem in einer engen
Vertiefung in der Matrize installiert werden. Obwohl in der bevorzugten
Ausführungsform
beschrieben wird, dass die Einheit an der Matrize durch Schrauben
fixiert wird, ist einleuchtend, dass andere Befestigungsmittel,
die bekannt sind, verwendet werden können. Um weiter den Zugang
zu erleichtern, sind die Aufnahmen für Schraubenmittel 32 in Schraubenvertiefungen 33 vertieft,
so dass, wenn sie sich an dieser Stelle befinden, die Schraubenköpfe (nicht
gezeigt) Arbeitsvorgänge
an der Hinterfläche 24 nicht
beeinträchtigen.
-
Im
Einsatz führt
der Kolben 58 Vorwärts-
und Rückwärtshübe aus,
während
er sich in dem Zylinder 26 hin- und herbewegt zu und weg
von dem Werkstück.
Der erste und der zweite gegenüberliegende Bereich
definieren im Inneren der Zylinderbohrung einen Kolbenausdehnungsraum 45 und
einen Kolbenrückstellungsraum 44.
Ein Pumpsystem (nicht gezeigt) unterstützt in einer alternierenden
Art und Weise das Fluid oder Gas, wie nachstehend erklärt wird.
Die alternierende Unterstützung
kann elektrohydraulisch in Betrieb gesetzt werden als Antwort auf Steuersignale,
wie z. B. von einem externen Steuergerät oder von einem Sensor, der
auf die Position oder die Verschiebung des Kolbens 58 reagiert.
-
Ein
erster Druck wird gestartet, wenn eine erhöhte Kraft benötigt wird,
wie z. B. wie beim Durchdringen des Werkstücks während eines Stempeleinsatzes.
Der erste Druck wird durch den Kolbenausdehnungsanschluss 23 und
an den Kolbenausdehnungsraum 45 geführt. Infolge des erhöhten Drucks am
Kolben 58 und der arretierten Passung zwischen dem Kolben 58 und
der Stangenbasis 34 wird die Stange nach außen aus
dem Zylinder 26 getrieben. Elektrohydraulische Steuerungen
können
auch den Druck an den Kolbenrückstellungsraum
umlenken, wenngleich der Kolbenrückstellungsraum
fortlaufend auf Versorgungsdruck gehalten werden kann. In beiden
Fällen
senken die Steuerungen im Anschluss an den Presswerkzeughub bzw.
Stempelhub den Druck zu dem Kolbenausdehnungsraum 45, und
die Druckdifferenz wie zwischen dem Kolbenausdehnungsraum 45 und
dem Kolbenrückstellungsraum 44 sorgt für eine Nettorückkraft
auf den Kolben, um den Rückhub
des Kolbens und der Stange zu bewirken. Das Pumpsystem wird umgeschaltet,
um den Druck zurückzuführen, nachdem
das Werkstück
durchdrungen, gepresst oder geprägt
ist, wie es bei der bestimmten vorliegenden Aufgabe gefordert wird.
-
Im
Gegensatz zum Stand der Technik kann die vorliegende Einheit in
einer zylindrischen Tasche, die in einer Matrize gebohrt ist, angebracht
werden und sie ist aus einem einteiligen Gehäuse konstruiert, und sie besteht
auch nur aus diesem. Die gesamte Einheit kann somit bequem in eine
enge Vertiefung in die Matrize installiert werden. Darüber hinaus
wird durch das einteilige Gehäusedesign
die Konstruktion der Einheit vereinfacht. Ein weiterer überraschender Vorteil
für das
einteilige Gehäuse
ist, dass die gesamte Einheit kleiner und kürzer als die entsprechenden
Einheiten des Standes der Technik gemacht werden können, zum
Teil weil die einteilige Konstruktion für eine verbesserte strukturelle
Integrität
des Zylinders 26 sorgt, verglichen mit dem Stand der Technik.
-
Ein
weiterer Aspekt dieser Erfindung ist die Position des Entlüftungsdurchgangs
und der Entlüftungsschraube.
Im Stand der Technik wird auf den Entlüftungsdurchgang und die Entlüftungsschraube üblicherweise
von der Seite des Zylinders zugegriffen (s. US-Patent von Lansky,
oben behandelt). Manchmal erforderte dies, dass sich ein Entlüftungsdurchgang
durch die Matrize erstreckt und dass dies natürlich ein präzises Bohren
der gegenwärtigen
Matrize erfordert.
-
Demgegenüber steht
in der vorliegenden Erfindung, wie in 4 gezeigt,
der Entlüftungsdurchgang 28 direkt
mit dem Rückstellungsdurchgang 25 in
Verbindung. Der Entlüftungsdurchgang 28 bleibt senkrecht
zu der Achse "Z", während sich
die Entlüftungsschraube 30 parallel
zu der Achse "Z" befindet und der
Kopf der Entlüftungsschraube 30 von
der Hinterfläche 24 des
Zylinders 26 hervorsteht. Somit ist die Entlüftungsschraube 30 leicht
zugänglich
und auf sie kann zugegriffen werden, wenn die Einheit in einem engen
Raum im Inneren einer Matrizenstruktur platziert ist. Diese Positionierung
ermöglicht
auch eine Montage der Entlüftungsschraube 30 ohne
präzise
Bohrung der Matrize, um Öffnungen
für den
Entlüftungsdurchgang
und die Entlüftungsschraube
zu erzeugen, wie es im Stand der Technik erforderlich ist.
-
Folglich
stellt die vorliegende Erfindung eine Kolben- und Zylindereinheit
mit Bolzen zum Anbringen des Zylinders bereit, die sich nur an der
Hinterfläche
des Zylinders befinden und eine Entlüftungsschraube, die sich an
der Hinterfläche
des Zylinders befindet. Dieses Design ermöglicht, dass die Einheit in
einem engen Raum im Inneren einer Matrizenstruktur platziert werden
kann, die keine Kolben- und Zylindereinheit aus dem Stand der Technik
aufnehmen könnte.
Eine Zylindereinheit, die in einem engen Raum platziert werden kann,
erlaubt es somit, die Matrize und die Einheit so zu konstruieren/montieren, dass
ein engerer Abstand der Presswerkzeugeinheiten bzw. Stempeleinheiten
ermöglicht
wird, wodurch die Flexibilität,
die man über
die Anzahl und die relative Position der Löcher hat, die in das Werkstück gestanzt
werden müssen,
erhöht
wird. In ähnlicher
Weise ermöglicht
die Erfindung, dass die Einheit an der Matrize so positioniert wird,
um zu ermöglichen,
dass Löcher
näher an
der Risslinie des Werkstücks
gestanzt werden können
als es mit dem Stand der Technik möglich ist. Das Ermöglichen
der engeren Lage der Zylindereinheiten erlaubt es auch, die Einheiten der
vorliegenden Erfindung in einer Reihe von sequenziell betätigten Zylindern
zu verwenden.
-
Die
kompakte Größe der Kolben-
und Zylindereinheiten reduziert auch den Matrizenaufbau, der benötigt wird,
um die Einheiten zu installieren, wodurch die Festigkeit der maschinell
hergestellten Matrize steigt und die Gesamtkosten der Zylindereinheit und
der Installation der Zylindereinheit reduziert werden.
-
Die
Verwendung von Schrauben nur an der Hinterfläche der Einheit, um die Einheit
am Matrizenblock anzubringen und die Anschlüsse, die sich nur an der Hinterfläche der
Einheit befinden, ermöglichen es
auch, die kreisförmige
Abschnittsverschlusskappe 38 kleiner zu machen als die
im Stand der Technik vorliegenden. Dies wiederum reduziert den Bearbeitungsaufwand,
der benötigt
wird, um eine enge Passung zwischen der Matrize und der Einheit
zu erzielen, erleichtert die Wartung, die Entnahme und Auswechslung,
und erlaubt eine dichtere Positionierung der Einheit an andere Teile
in der Matrize und im Besonderen in Bezug auf schwer zu erreichende
Bereiche der Matrize und der umgebenden Strukturen. Demzufolge stellt
die Erfindung eine Vorrichtung zum schnellen Wechsel von Fertigungsmitteln
mehrfacher Matrizenreihen an zweifach wirkenden Pressen bereit,
und sorgt im Vergleich zum Stand der Technik für eine sicherere Befestigung
der Einheit an der Matrize. Ferner ist durch die kreisförmige Konstruktion
der Profil- oder kreisförmigen
Abschnittsverschlusskappe 38 von 3 der gesamte
Bereich des Profils, der zwischen der Matrize und der Einheit abgedichtet werden
muss, im Vergleich zu anderen Formen reduziert, und folglich ist
eine verbesserte Passung einfacher zu erreichen.
-
Des
Weiteren tragen (a) eine einteilige Konstruktion; (b) eine Entlüftungsschraube
an der Hinterfläche
der Kolben- und Zylindereinheit; und (c) ein Kolben aus gehärtetem Stahl,
der auch als ein Element zur Unterstützung von Presswerkzeugen bzw. Stempeln
dient, zum Vorteil bei, dass sie es ermöglichen, die Länge des
Zylindergehäuses
26 im Vergleich zu handelsüblichen
Einheiten zu reduzieren. Dies ermöglicht es, das Gehäuse der
Kolben- und Zylindereinheit kürzer
zu machen, was die Handhabung und Wartung erleichtert.
-
Ein
weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung kann durch Gegenüberstellung
der Einheit der vorliegenden Erfindung mit Stand der Technik aus 1 dargestellt werden.
Wie in 1 gezeigt, wird die Presswerkzeugstütze bzw.
Stempelstütze 16 zwischen
dem Kolben 18 und dem zu stempelnden Teil 15 eingesetzt.
Die Presswerkzeugstütze
bzw. Stempelstütze 16 ist
ein Teil aus gehärtetem
Stahl, die den Kolben 18 bei der Versteifung gegen die
Belastung unterstützt,
die durch das zu stempelnde Teil 15 im Verlauf des Lochstanzens
geleitet wird. Die Presswerkzeugstütze bzw. Stempelstütze 16 ist
notwendig, um der Tendenz eines Presswerkzeugs bzw. Stempels zu
widerstehen, eher einzukerben als ein Loch in ein Werkstück, das
aus einem weicheren Metall besteht, zu stanzen.
-
Da
es das Design der vorliegenden Erfindung ermöglicht, eine kleinere und kürzere Einheit
zu konstruieren, kann die Stangenstirn 40 aus gehärtetem,
korrosionsbeständigem
Stahl konstruiert werden, wodurch sie in die Lage versetzt wird,
Presswerkzeuge bzw. Stempel direkt zu unterstützen, wenn diese das Werkstück durchdringen.
Demzufolge ist ein zweites, spezielles Matrizenteil als Presswerkzeugstütze bzw.
Stempelstütze
nicht mehr erforderlich; das Fertigen des Kolbens aus gehärtetem Stahl
ermöglicht
es einem, auf die Verwendung eines speziellen Matrizenteils zwischen
der Stange und dem Presswerkzeug bzw. Stempel zu verzichten.