Beschreibungseinleitung
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein hydraulisches Stellglied gemäß dem
Oberbegriff aus Anspruch 1.
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Ein Stellglied dieses Typs ist aus DE-A-1 145 125 bekannt.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, ein einfaches hydraulisches Stellglied
zu schaffen, indem keine exzentrische Last während der Bedienung entsteht. Diese
Aufgabe wird durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils aus Anspruch 1
gelöst.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein hydraulisches Stellglied vorgesehen,
bestehend aus einem einzelnen Zylinderkörper, der darin eine Druckkammer
bestimmt, in der ein erster Kolben mit einer Kolbenstange und ein zweiter Kolben
mit einer Kolbenstange unabhängig beweglich eingesetzt sind, einem ersten
Arbeitselement, das auf der ersten Kolbenstange befestigt ist und einem zweiten
Arbeitselement, das auf der zweiten Kolbenstange befestigt ist, und
Druckflüssigkeits- Ein- und Auslaßöffnungen, die im Zylinderkärper vorgesehen sind
und eine Verbindung zur Druckkammer schaffen.
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Die Druckkammer enthält eine erste, zweite und drifte separate Druckkammer, so
daß die erste und zweite Druckkammer durch den ersten Kolben getrennt sind, und
die zweite und drifte Druckkammer durch den zweiten Kolben getrennt sind.
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Es gibt auch ein Provisiorium für eine Fluidleitung, die sich durch den ersten Kolben
erstreckt und mit der zweiten Druckkammer verbunden ist.
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Die Druckkammer kann entweder einen ringförmigen oder kreisförmigen
Querschnitt haben.
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Jede der ersten und zweiten Kolbenstangen besteht aus einer Vielzahl von
Stangenglementen.
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Die Stangenelemente können in Umfangsrichtung gleichwinklig beabstandet sein.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand der Ausführungsformen der
beigefügten Zeichnungen beispeisweise erläutert, in denen:
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Fig. 1 eine longitudinale Schnittansicht einer hydraulischen Druckerpresse ist, die
einen Zyliderkörper hat, der darin eine ringförmige Druckkammer bestimmt, an der
eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angewendet wird;
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Fig. 2 eine longitudinale Schnittansicht der hydraulischen Druckerpresse aus Fig. 1
ist, die in einer Arbeitsposition gezeigt ist;
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Fig. 3 eine longitudinale Schnittansicht der hydraulischen Druckerpresse aus Fig. 1
ist, die in einer Werkstück-Ausstoß-Position gezeigt ist;
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Fig. 4 eine longitudinale Schnittansicht der hydraulischen Druckerpresse aus Fig. 1
ist, die in einer Werkstück-Entfernungs-Position gezeigt ist;
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Fig. 5 eine Querschnittsansicht ist, die entlang der Linie 5-5 in Fig. 1 aufgenommen
wurde;
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Fig. 6 eine Aufsicht eines anderen Press-Gesenkes ist;
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Fig. 7 eine longitudinale Schnittansicht der hydraulischen Druckerpresse ist, die
einen Zylinderkörper hat, der darin eine kreisförmige Druckkammer bestimmt,
gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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Fig. 8 eine longitudinale Schnittansicht der hydraulischen Druckerpresse aus Fig. 7
ist, die in einer Arbeitsposition gezeigt ist;
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Fig. 9 eine longitudinale Schnittansicht der hydraulischen Druckerpresse aus Fig. 7
ist, die in einer Werkstück-Ausstoß-Position gezeigt ist; und
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Fig. 10 eine longitudinale Schnittansicht der hydraulischen Druckerpresse aus Fig. 7
ist, die in einer Werkstück-Entfernungs-Position gezeigt ist;
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
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Die Fig. 1 - 6 zeigen ein erstes Auführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, in
dem ein hydraulisches Stellglied an einer hydraulische Presse 20 angewendet wird.
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Die Presse 20 hat einen runden, zylindrischen Körper 21, in dem ein erster und
zweiter Kolben 30 und 40 eingesetzt sind. Der erste Kolben 30 hat eine
Kolbenstange 31, bestehend aus einer Mehrzahl von Kolbenelementen, die
zylindrisch, entlong eines ersten imaginären Kreises, angeordnet sind. Die
Kolbenstange 31 ist an ihrem Vorderende (unterem Ende) mit einem Stempel 32 als
Arbeitselement ausgestaftet. Der erste Kolben 30 wird wechselseitig im zylindrischen
Körper 21, in achsialer Richtung, miftels eines Drucköls bewegt, das vom
Zylinderkörper 21 durch eine erste und zweite Ölöffnung 23a und 24a ein- und
ausgelassen wird, die in den oberen und unteren Endplaften 23 und 24 des
Zylinderkörpers 21 gebildet sind.
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Der zweite Kolben 40 hat eine Kolbenstange 41, bestehend aus einer Mehrzahl von
Stangenelementen, die konzentrisch entlang eines zweiten imaginären Kreises
angeordnet sind, der größer ist als der erste imaginäre Kreis. Die Kolbenstange 41
ist an ihrem Vorderende (unteren Ende) mit einem Druckkissen (Gesenk-Kissen) 42
als zweites Arbeitselement ausgestaftet. Der zweite Kolben 40 wird wechselseitig im
Zylinderkörper 21, in seiner achsialen Richtung mit einem Drucköl bewegt, das vom
Zylinderkörper 21 durch einen Öldurchlaß 35 ein- und ausgelassen wird, der sich
durch den ersten Kolben 30 und die zweite Ölöffnung 24a der Endplafte 24
erstreckt.
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Der Öldurchlaß 35 erstreckt sich beweglich durch die obere Endplafte 23 und ist
am ersten Kolben 30 befestigt, um sich zusammen mit dem ersten Kolben 30 zu
bewegen.
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Im ersten Ausführungsbeispiel, das in den Fig. 1 - 6 dargestellt ist, ist der
Zylinderkörper 21 mit einer Mittelsäule 22 ausgestaftet, so daß die erste, zweite und
drifte ringförmige Druckkammer 26, 27 und 28 im Zylinderkörper 21 bestimmt
werden. Die erste und zweite Druckkammer 26 und 27 sind durch den ersten
Kolben 30 getrennt, und die zweite und drifte Druckkammer 27 und 28 sind durch
den zweiten Kolben 40 getrennt.
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Unterhalb des Zylinderkörpers 21 ist ein unterer Auswerfer 50 vorgesehen, der
verschiebbar in ein Gehäuse 53 (Spritzguß) eingesetzt und mit einer Kolbenstange
52 des Kolbens 54 verbunden ist, die verschiebbar in einen Auswurfzylinder (Hilfs-
Hydraulikzylinder) 51 eingesetzt ist.
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Wie oben erwähnt, ist eine Vielzahl von (z.B. vier) Stangenelementen der ersten
Kolbenstange 31 des ersten runden Kolbens 30 von einer Vielzahl von (z.B. vier)
Stangenelementen der zweiten Kolbenstange 41 des zweiten runden Kolbens 40
umgeben&sub1; wie in Fig. 5 ersichtlich. In einer bevorzugten Anordnung sind die
Stangenelemente R der ersten Kolbenstange 31 und/oder die Stangenelemente R
der zweiten Kolbenstange 41 gleichwinklig voneinander beabstandet, wie Fig. 6
zeigt, so daß sogar mit einer unregelmäßigen Form eines Press-Gesenkes M, das
dazu neigt eine exzentrische Belastung aufzunehmen, etwa gleichmäßig, z.B. an
der periphären Kante davon gepreßt werden kann.
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In der dargestellten Ausführungsform ist das zweite Arbeitselement (Druckkissen) 42
ringförmig, so daß das erste Arbeitselement (Stempel) 32 verschiebbar im zweiten
Arbeitselement eingepaßt ist.
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Das erfindungsgemäße hydraulische Stellglied, wie oben konstruiert, arbeitet wie
folgt (siehe insbesondere Fig. 1 - 4):
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Fig. 1 zeigt eine Press-Kontakt-Position, in der der zweite Kolben 40 vorrückt (sich in
Fig. 1 nach unten bewegt), um das Druckkissen 42 in Druckkontakt mit einem
Werkstück W, das sich auf dem Gehäuse 53 und dem Auswerfer 50 befindet, zu
bringen, dessen obere Fläche in der Anfangsposition auf gleicher Höhe mit der
oberen Fläche des Gehäuses 53 ist.
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In der Press-Kontakt-Position in Fig. 1, wird eine vorbestimmte Menge eines
Druckfluids (z.B. Drucköl) im vorhinein in die zweite Druckkammer 27 durch den
Öldurchlaß (Leitung) 35 eingeführt und danach wird ein Ventil (nicht gezeigt), das
im Öldurchlaß 35 vorgesehen ist, geschlossen. Danach wird das Druckfluid (z.B.
Drucköl) in die erste Druckkammer 26 durch die Ölöffnung 23a eingeführt. Folglich
werden beide, der erste und der zweite Kolben 30 und 40 vorgerückt (in Fig. 1
nach unten bewegt), während sie, wegen des Drucköls, das in der zweiten
Druckkammer 27 eingeschlossen ist, einen konstanten Abstand zwischen dem
ersten und dem zweiten Kolben 30 und 40 beibehalten. Das Drucköl, das in der
zweiten Druckkammer 27 eingeschlossen ist, dient nämlich als starre Verbindung
(Fluidverbindung), um die Bewegung des ersten Kolbens 30 auf den zweiten Kolben
40 zu übertragen.
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Das Vorrücken des ersten und zweiten Kolbens 30 und 40 bewirkt, daß das Drucköl
in der driften Druckkammer 28 von dort durch die Ölöffnung 24a ausgelassen
wird, die in der unteren Endplafte 24 gebildet ist.
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Fig. 2 zeigt eine Press (Arbeits)-Position, in der der Stempel 32 vom ersten Kolben
30 in eine vorstehende Position gestellt wird, um das Werkstück W in die
gewünschte Form zu pressen (deformieren).
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Um den ersten Kolben 30 vorzurücken, wird das Drucköl in die erste Druckkammer
26 durch die Ölöffnung 23a eingelassen und das Drucköl, welches die zweite
Druckkammer 27 enthält, wird allmählich von dort durch den Öldurchlaß (Leitung)
35 ausgelassen, während es seinen vorherbestimmten Fluiddruck beibehält (d.h.
Einstellung des Rückdruckes).
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Die Einstellung des Rückdrucks während dem Auslaß des Öls aus der zweiten
Druckkammer 27 durch den Öldurchlaß 35, gewährleistet während der Einstellung
einem Stempelkisseneffekt.
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Das Werkstück W wird durch das Vorrücken des Stempels 32 in die gewünschte
Form gepreßt, was durch die Bewegung des ersten Kolbens 30 bewirkt wird. Am
Ende wird der untere Auswerfer 50 zurückgezogen (nach unten bewegt in Fig. 2).
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Fig. 3 zeigt eine Werkstückaustoßposition in der das Ventil (nicht gezeigt) des
Öldurchlasses 35 geschlossen ist, so daß das Drucköl in der zweiten Druckkammer
27 eingeschlossen ist, um als starrer Verbinder, wie oben erwähnt, zu dienen, und
das Drucköl in die drifte Druckkammer 28 durch die Ölöffnung 24a eingelassen
wird, um den zweiten Kolben 40 zusammen mit dem ersten Kolben 30
zurückzuziehen. Zur gleichen Zeit wird der Auswurfzylinder 51 betätigt, um den
Auswurfkolben 54 vorzustellen und entsprechend die Kolbenstange 52 davon.
Folglich wird das Werkstück W vom Auswerfer 50 aus dem Gehäuse 53
ausgestoßen.
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Während des Zurückziehens (d.h. Verschiebung nach oben) des ersten Kolbens 30
wird das Drucköl in der ersten Kammer 26 durch die Ölöffnung 23a ausgelassen.
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Fig. 4 zeigt eine Werkstückentfernungsposition, in der das gepreßte Werkstück W
vom Stempel 32 entfernt wird. In Fig. 4 wird ein Ventil (nicht gezeigt) geschlossen,
das in einem Öldurchlaß vorgesehen ist und mit der driften Druckkammer 28 durch
die Ölöffnung 24a verbunden ist, und danach wird das Drucköl in die zweite
Druckkammer 27 durch den Öldurchlaß eingelassen. Resultierend bewirkt der
Einlaß der Drucköls in die zweite Druckkammer nur die Aufwärtsbewegung des
ersten Kolbens 30 in Fig. 4, ohne daß sich der zweite Kolben 40 bewegt, da der
Druck in der driften Druckkammer 28 durch den Verschluß des Ventils konstant
gehalten wird.
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Während der Abwärtsbewegung des ersten Kolbens 30 wird das Drucköl in der
ersten Druckkammer 26 daraus durch die Ölöffnung 23a ausgelassen.
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Folglich wird das gepreßte Werkstück W durch die Aufwärtsbewegung des ersten
Kolbens 30 vom Stempel 32 entfernt.
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Die Fig. 7 - 10 zeigen eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Die Presse 60, wie in den Fig. 7 - 10 gezeigt, hat einen Zylinderkörper 61 mit darin
befindlichen kreisförmigen Druckkammern, bestehend aus einer ersten, zweiten
und driften Druckkammer 66, 67 und 68. Die zweite Ausführungsform, wie in den
Fig. 7 - 10 dargestellt, unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform, wie in
den Fig. 1 - 6 dargestellt, nur in der Form der Druckkammer, die in der ersten
Ausführungsform ringförmig und entsprechend der zweiten Ausführungsform
kreisförmig ist. Der Zylinderkörper 61 hat nämlich keine Mittelsäule 22, wie die Fig.
1 - 4 zeigen.
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Die Bedienung der zweiten Ausführungsform ist im wesentlichen identisch mit der
der ersten Ausführungsform. Der erste Kolben 70 hat eine darauf befestigte
Kolbenstange 71, die an ihrem vorderen (unteren) Ende mit einem Stempel 72
ausgestaftet ist, der als erstes Arbeitswerkzeug dient. Der erste Kolben 70 ist
wechselseitig im Zylinderkörper 61 in achsialer Richtung, durch das Druckfluid (z.B.
Drucköl) beweglich, die von der Druckkammer durch die Ölöffnungen 63a und
64a ein- und ausgelassen wird, welche in den Endplaften 63 und 64 entsprechend
ausgebildet sind.
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Der zweite Kolben 80 hat eine darauf befestigte Kolbenstange 81, die an ihrem
vorderen (unteren) Ende mit einem Druckkissen 82 als Gesenk-Kissen und zweites
Arbeitselement ausgestaftet ist. Der zweite Kolben 80 wird wechselseitig im
Zylinderkörper 61 in achsialer Richtung durch das Druckfluid (z.B. Drucköl) bewegt,
das von der zweiten Druckkammer 67 durch den Öldurchlaß (Leitung) ein- und
ausgelassen wird, der sich durch den ersten Kolben 70 und die obere Endplafte 63
erstreckt.
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Die Bezugsziffer 90 bezeichnet den unteren Auswerfer, 91 den Auswurfzylinder, 92
die Kolbenstange, 93 das Gehäuse (der Kolbenstange), 94 den Kolben, gemäß
denen, die in der ersten Ausführungsform in Fig. 1 - 4 entsprechend gezeigt sind.
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Fig. 7 zeigt die Druck-Kontakt-Position entsprechend Fig. 1, in der der zweite
Kolben 80 vorgerückt wird (nach unten bewegt wird), so daß das Druckkissen 82 in
Druckkontakt mit dem Werkstück X kommt. Ähnlich zu Fig. 1, wird in der Druck-
Kontakt-Position in Fig. 7 eine vorbestimmte Menge an Druckfluid (z.B. Drucköl) von
vornherein in die zweite Druckkammer 67, durch den Öldurchlaß (Leitung) 75
eingeführt, und danach wird ein Ventil (nicht gezeigt), das im Öldurchlaß 75
vorgesehen ist, geschlossen. Danach wird das Druckfluid (z.B. Drucköl) in die erste
Druckkammer 66, durch die Ölöffnung 63a eingelassen. Resultierend werden
beide, der erste und der zweite Kolben 70 und 80 vorgerückt (in Fig. 7 nach unten
bewegt).
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Fig. 8 zeigt eine Arbeitsposition entsprechend Fig. 1 in der der Stempel 82 durch
den ersten Kolben 70 vorgestellt wird, um das Werkstück X in die gewünschte Form
zu pressen (zu deformieren).
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Um den ersten Kolben 70 vorzurücken, wird das Drucköl in die erste Druckkammer
66 durch die Ölöffnung 63a eingeführt und das Drucköl, das in der zweiten
Druckkammer 67 enthalten ist, wird von dort allmählich durch den Öldurchlaß
(Leitung) 75 ausgelassen, während es einen vorherbestimmten Fluiddruck (d.h.
Einstellung des Rückdruckes) beibehält.
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Somit wird das Werkstück X durch das Vorrücken des Stempels 72 in die
gewünschte Form gepreßt, was durch die Bewegung des ersten Kolbens 70 bewirkt
wird. Am Ende wird der untere Auswerfer 90 zurückgezogen (in Fig. 8 nach unten
bewegt).
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Fig. 9 zeigt eine Werkstückausstoßposition entsprechend Fig. 3, in der das Ventil
(nicht gezeigt) des Öldurchlasses 75 geschlossen ist, so daß das Drucköl in der
zweiten Druckkammer 67 eingeschlossen ist, um, wie oben erwähnt, als starrer
Verbinder zu dienen, und das Drucköl in die drifte Druckkammer 68 durch die
Öloffnung 64a eingeführt wird, um den zweiten Kolben 80 zusammen mit dem
ersten Kolben 70 zurückzuziehen. Zur gleichen Zeit wird der Ausstoßzylinder 91
gestellt, um den Ausstoßkolben 94 in eine vorstehende Position zu stellen und
entsprechend dazu die Kolbenstange 92 zu stellen.
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Folglich wird das gepreßte Werkstück X durch den Auswurf 90 aus dem Gehäuse
93 ausgestoßen.
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Während des Zurückziehens (d.h. Verschiebung nach oben) des ersten Kolbens 70
wird das Drucköl in der ersten Druckkammer 66 durch die Ölöffnung 63a
ausgelassen.
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Fig. 10 zeigt eine Werkstückentfernungsposition, in der das gepreßte Werkstück X
vom Stempel 82 entfernt wird. In Fig. 10 wird ein Ventil (nicht gezeigt), das in
einem Öldurchlaß vorgesehen ist, der mit der driften Druckkammer 68 durch die
Ölöffnung 64a verbunden ist, nicht geschlossen, und danach wird das Drucköl in
die zweite Druckkammer 67 durch den Öldurchlaß 75 eingelassen. Resultierend
bewirkt der Einlaß des Drucköls in die zweite Druckkammer 67 nur die
Aufwärts bewegung des ersten Kolbens 70 in Fig. 10, ohne den zweiten Kolben 80
zu bewegen, da der Druck in der driften Druckkammer 68 durch den Verschluß des
Ventils konstant gehalten wird.
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Während der Aufwärtsbewegung des ersten Kolbens 70 wird das Drucköl in der
ersten Druckkammer 66 von dort durch die Ölöffnung 63a entlassen. Folglich wird
das gepreßte Werkstück X vom Stempel 82 durch die Aufwärtsbewegung des ersten
Kolbens 70 entfernt.
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Wie vorhergehend gezeigt, benötigt erfindungsgemäß, da eine Vielzahl
aufeinanderfolgender Operationen mit einem einzigen einfachen Stellglied
ausgeführt werden können, das Stellglied nicht nur einen kleineren
Installationsraum und hat weniger Energieverbrauch, sondern ermöglicht es auch,
eine automatisierte, einfache Produktionslinie mit einer automatischen Beförderung
der Werkstücke zu realisieren.
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Darüber hinaus verhindert die Bereitstellung einer Vielzahl von Kolbenstangen das
Auftreten einer exzentrischen Last auf das Werkzeug und entsprechend auf das
Werkstück, wodurch ein Pressen mit hoher Präzision ermöglicht wird.