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Presse mit in mehreren Punkten angetriebenem Stößel Die Erfindung
bezieht sich auf eine Presse mit in mehreren Punkten angetriebenem Stößel und mit
nachgiebigen Elementen zur Sicherung gegen überlastung. Bei bekannten Sicherungen
gegen überlastung, auch bei Druckausgleichsicherungen, besteht der Nachteil, daß,
bei einseitigen Drücken die weniger belastete Stößelseite gegenüber der stärker
belasteten voreilt. Die Parallelführung des Stößels ist dann gefährdet. Es besteht
die Gefahr, daß sich der Stößel verklemmt. Die mit ihm verbundenen, für genaue Führung
eingestellten Werkzeuge werden dann stark abgenutzt oder sogar zerstört.
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Es ist bereits versucht worden, -das Verklemmen durch selbsttätigen
Druckausgleich bei hydraulischer Überlastungssicherung zu vermeiden. Die hierfür
vorgesehenen Einrichtungen arbeiten aber labil.
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Es war bekannt, bei hydraulischer Sicherung gegen Überlastung das
Flüssigkeitskissen jedes Einzelpleuels mit einem besonderen, einstellbaren Überdruckventil
auszurüsten, das an den Stellen, wo die höchsten Drücke auftraten, für höhere Überdrücke
eingestellt war als an den, Stellen, wo niedrigere Drücke auftraten. Es ließ sich
aber schwer vorherbestimmen, welche Drücke an welchen Stellen auftreten würden,
so daß auch durch diese Anordnung nicht verhindert werden konnte, daß bei Überlastung
die Druckflüssigkeit aus den verschiedenen Druckkissen ungleichmäßig abströmte®
also eine Verkantung des Stößels auftrat. Es war auch bereits bekannt, die Bewegung
an einander gegenüberliegenden Stößelaußenführungen durch zwangsläufige Übertragungsmittel,
wie Zahnräder oder Spindeln, gleichzuhalten. Die Erfindung besteht demgegenüber
darin, daß die in der Nähe . nachgiebiger Sicherungselemente angreifenden Stößelantriebsglieder-nahe
den Angriffstellen mit in einem größeren Abstand von ihnen
befindlichen
ebensolchen Antriebsgliedern mechanisch durch am Stößel selbst abgestützte Glieder
derart gekoppelt sind, daß sie an voneinander entfernten Stellen des Stößels dieselbe
Lage zum Stößel haben müssen, also erzwingen, daß sich der. Stößel nür'parällel
zu sich selbst bewegen kann. Von besonderer-Bedeutung ist die Anwendung-der .Erfindung.
bei Pressen mit in mehreren Punkten angetriebenem Stößel und mit hydraulischer Sicherung
gegen Überlastung: Hierbei sind die auf Flüssigkeitskissen kolbenartig .`ruhenden
Kugelpfannen (Kolben), von Stößelantriebspleueln ihre gleiche Lage erzwingend, mechanisch
miteinander und mit dem Stößel gekoppelt. Hierdurch wird erreicht, daß der Stößel
sich auch dann nicht verkanten kann, wenn die an sich mit Schallgeschwindigkeit
fortschreitende Druckfortpflanzung aus einem Druckkissen, in welchem' durch höheren
Widerstand gegen die Stößelbewegung höherer Druck entsteht, über Verbindungsleitungen
nach den arideren Druckkissen nicht so schnell vor sich geht, daß in den anderen
Druckkissen eine entsprechende Druckerhöhung stattfände; bevor 'sich der.Stößel
verkanten könnte. Solche Verzögerungen in der Drückiibertragung erklären sich nicht
nur daraus, daß die Druckübertragung nicht rein statisch verläuft, sondern mit dynamischen
Vorgängen verbunden ist. Beim Öffnen des meist zentral angeordneten Überdruckventils
- treten Störungserscheinungen auf, die die Druckfortpflanzung in die jenseits des
Ventils liegenden Zweige der Verbindungsleitungen unterbrechen. Dazu kommt aber,
daß die Verbindungsleitungen bei einer Drucksteigerung elastische Verformungen und
damit Volumenähderungen erleiden. -Wo 'sich Werkzeuge mit geringerem Kraftbedarf
befinden und'wo der Werkstoff einer Verformung geringeren Widerstand entgegensetzt
als an anderen Stellen des Stößels, wird,- wenn .dort ein , hydraulisches Druckkissen
vorhanden ist, dessen Volumen größer bleiben als dort; wo Überlastungen auftreten,
so daß es einige kurze Zeiteinheiten Öl aufnehmen kann, bevor eine der Überlastungsstelle
entsprechende Drucksteigerung auftritt und bevor dann- auch aus diesem Kissen Öl-abströmt.
Diese =Zeiteinheiten genügen, um ein 'Verkanten des -Stößels herbeizuführen. Bei
der mechanischen Kopplung der unmittelbar am Stößel angreifenden -Glieder fallen
diese verzögernden Momente fort; -die elastische Verformung der Übertragungsglieder
läßt sich durch geeignete bauliche Ausbildung so klein halten, daß ein _ Verkanten
des Stößels nicht mehr möglich ist.
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Die mechanische Kopplung von @Stößelantriebsgliedern -an voneinander
-entfernten Stellen läßt, zahlreiche bauliche Ausführungsmöglichkeiten zu. Aus der
folgenden Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den -Ansprüchen
und der Zeichnung ergeben sich weitere Merkmale der Erfindung. .
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Einigen Ausführungsformen liegt- der Gedanke zugrunde, ähnlich wie
bei einer Brückenwaage - einem langgestreckten Teil, in diesem Fall dem Stößel,
durch Aufhängung voneinander entfernter Punkte an miteinander gekoppelten Hebelsystemen
unabhängig vom Angriffspunkt der Last die Parallelführung zu geben, die durch Gleitführungen
allein-und durch die Antriebsmittel allein wegen der technisch nicht vermeidbaren
Spiele und elastischen Verformungen nicht in genügender Vollkommenheit zu erzielen
ist.
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Fig. i zeigt einen senkrechten Schnitt durch einen Angriffspunkt des
Stößels einer Kurbelpresse; Fig.2 und 3 zeigen schematisch vereinfachte senkrechte
Schnitte durch Stößel mit erfindungsgemäßen Winkelhebelanordnungen; Fig. 4 zeigt
eine entsprechende Draufsicht; Fig. 5 zeigt eine Einzelheit im Waagerechtschnitt;
Fig.6 zeigt eine schematisch vereinfachte Ansicht einer Presse, teilweise im Schnitt,
mit einer erfindungsgemäßen Anordnung einarmiger Hebel; Fig. 7 und 8 zeigen entsprechende
Draufsichten für zwei und für vier .Stößelantriebspunkte; Fig, 9 zeigt eine Einzelheit;
Fig. io ist ein schematisch vereinfachter senkrechter Schnitt durch einen Stößel
mit erfindungsgemäßer Kniehebelanordnung; Fig. i i zeigt eine abgewandelte Einzelheit
im Schnitt; Fig. i2 stellt einen schematisch vereinfachten senkrechten Schnitt durch
einen Stößel mit erfindungsgemäßer Koppelanordnung mit Zahnrädern, Wellen und Zahnstangen
dar; Fig., 13 ist eine entsprechende Draufsicht.
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Bei den gezeichneten Beispielen ist die hydraulische Pleuelabstützung
nach Fig. i vorausgesetzt. Die Kurbelwelle i einer Kurbelpresse treibt Pleuel 2
an, von denen in Fig. i nur einer zusammen mit den zugehörigen iStößelteilen dargestellt
ist. Der Pleuel 2 hat einen bei 3' verstellbaren Kugelzapfen 3, welcher sich in
einer Kugelpfanne 4 abstützt, die als Kolben ausgebildet ist. Durch Drehung der
in den Pleueln 2 eingeschraubten Kugelzapfen 3, 3' wird der Stößel -6 im ganzen
verstellt. Jeder- Kolben 4 ist in einem. Zylinder 5 des Stößels 6 geführt. Unter
jedem Kolben 4 befindet sich ein Zylinderraum 7, der ebenso wie die anschließende
Verbindungsleitung 8 mit Druckflüssigkeit gefüllt ist. Der Kolben 4 ruht also auf
einem Flüssigkeitskissen. Jedem Pleuel 2 ist ein Kolben 4 zugeordnet, und die zugehörigen
Flüssigkeitskissen stehen durch die Leitung 8 miteinander in Verbindung, die zu
einem gemeinsamen Überdruckventil 9 (Fig.2 bis 4) zusammenlaufen. Bei Überlastung
aus dem Ventil austretende Druckflüssigkeit gelangt in einen z. B. unter atmosphärischem
Druck stehenden Behälter io. Das Ventil 9 ist in bekannter Weise so ausgeführt,
daß es ein leichtes Zurückströmen der bei Überlastung ausgetretenen Flüssigkeit
erlaubt, so daß diese Flüssigkeit beim Hochgehen der Pleuel 2 wieder in die Zylinderräume
7 eingesaugt wird oder durch den Behälterüberdruck zurückfließt. Der Behälterraum
kann geschlossen sein, so daß die in ihm enthaltene Luft durch die vom Sicherheitsventil
her eintretende Druckflüssigkeit
unter Druck gesetzt wird und als
Luftpuffer wirkt. Sich in der Druckflüssigkeit auflösende Luft kann durch ein besonderes
Ventil ersetzt werden. Das Überdruckventil braucht nicht gegen atmosphärischen Druck
zu arbeiten, sondern kann gegen einstellbaren Überdruck betrieben werden: Bei den
Beispielen nach Fig. 2 bis 4 ist jeder der Kolben4 mit mindestens einem Arm iiä
bis IId eines um eine stößelfeste Achse 12" 12b drehbaren Winkelhebels verbunden.
Die anderen. Arme der Winkelhebel sind mit 13a, 13b .bezeichnet. Die Hebelarme iia
bis iid umfassen die Kolben 4 gabelförmig; sie greifen über Stift/Schlitz-Verbindungen
an den Kolben an, indem z. B. an den Kolben befestigte Zapfen in Längsschlitze der
Hebelarme hineinragen oder indem, wie gezeichnet, die Hebelarme im Kolben feste
Zapfen mit gegabelten Enden umfassen, oder sie greifen in Ausnehmungen der Kolben
ein.
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Bei dem Beispiel nach Fig. 2 sind die Arme iia bis i id und 13a, 13b
unter sich gleichgerichtet. Die Arme 13a und I3b von an entgegengesetzten Stößelseiten
angeordneten Winkelhebeln sind durch eine Stange 14 miteinander gekoppelt, die im
wesentlichen parallel zur Stößelendfläche verläuft. Bei dem Beispiel nach Fig. 3
sind die entsprechenden Winkelhebelarme 13" und 13b entgegengesetzt gerichtet, so
daß die sie koppelnde Stange 1q.' geneigt zur Stößelendfläche verläuft.
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Wenn bei den Beispielen nach Fig. z und 3 durch eine einseitige Belastungssteigerung
die in den Fig. 2 und 3 links gezeichneten Kolben tiefer in die zugehörigen Zylinderräume
7 hineingedrückt zu werden beginnen, so müssen infolge der mechanischen Kopplung
der links- und rechtsseitigen Kolben die in Fig. 2 und 3 rechts gezeichneten Kolben
diese Bewegung mitmachen. Daher müssen die Zylinderräume 7 unter den beiderseitigen
Kolben auf alle Fälle gleich bleiben, selbst wenn in ihnen verschiedene Flüssigkeitsdrücke
herrschen sollten, so daß der .Stößel parallel zu sich weiterbewegt wird, ohne sich
zu verkanten. Da die Zylinderräume 7 zwangsläufig gleich gehalten werden, wird Druckflüssigkeit,
die bei Überschreiten des Höchstdrucks. aus dem Ventil 9 austritt, den verschiedenen
Zylinderräumen gleichmäßig entnommen.
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Die Anordnung läßt sich so treffen, daß das Überdruckventil geöffnet
wird, wenn, falls die zulässigen Höchstdrücke an verschiedenen .Stellen der Stößelsohle
verschieden hoch liegen, der zulässige Höchstdruck an irgendeiner Stelle erreicht
wird, auch wenn es sich dabei nicht um den höchsten unter den an den verschiedenen
Stellen zulässigen Drücken handelt. Wenn z. B. an dem einen Stößelende ein Höchstdruck
von Zoo t zulässig ist, am anderen @Stößelende aber für ein anderes Werkzeug nur
ein Höchstdruck von 50 t, so muß die Überdrucksicherung bei Überschreiten
des Drucks von 5o t an der betreffenden Stößelseite auch dann bereits wirksam werden,
wenn auf der anderen Stößelseite 200 t noch nicht erreicht sind. Dies läßt sich
z. B. dadurch erreichen, daß den einzelnen Zylindern 7 Manometer 45 zugeordnet werden
(Fig. 2), deren Zeiger 44 mit einstellbaren Schleppzeigern 46 zusammenwirken, die
elektrische Kontakte für eine . Magnetauslösung des Überdruckventils 9 darstellen.
Bei Kontaktschluß wird das Ventil 9 durch einen Elektromagneten 47 aufgerissen,
so daß die in den Zylindern 7 enthaltene Druckflüssigkeit in der vorgeschriebenen
Weise entweichen kann. Mit dem elektrischen Öffnen des Ventils 9 kann zugleich das
selbsttätige Stillsetzen der Maschine elektrisch gesteuert werden.
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Eine andere Gruppe von erfindungsgemäßen Ausführungsformen ist in
den Fig. 5 bis 9 dargestellt. Bei dem Beispiel nach Fig. 6 greift an jedem von zwei
an entgegengesetzten ,Stößelseiten angeordneten Kolben 4 ein an der jeweils gegenüberliegenden
Stößelseite um eine Achse 16 schwenkbar gelagerter Hebel 15 an. Die Hebel 15 kreuzen
sich also im Bereich der Stößelhöhe. An ihren Enden sind sie mit den Kolben in einer
eine Längsverschiebung zulassenden Weise verbunden, indem sie z. B. mit Gabelschlitzen
18 am Kolben angebrachte Zapfen 19 umfassen (Fig.5). Die Kreuzungsstelle
ist so ausgebildet, daß sich die in ihr verbundenen, sich kreuzenden Hebel 15 gegeneinander
längs verschieben können, wenn sich der Winkel, unter dem sie sich kreuzen, ändert.
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Fig. 9 zeigt ein Beispiel für eine derartige Kreuzungsverbindung.
An dem einen von zwei sich kreuzenden Hebeln 15" und 15" nämlich an dem Hebel 15"
ist ein Zapfen 17 -angebracht, der durch einen Schlitz 4o des Hebels 15"
hindurchführt. Bei dem Beispiel nach Fig. 6 ist ein besonderes Verbindungselement
2o für die sich kreuzenden Hebel IS vorgesehen, das in einer am Stößel angebrachten
Führung 2i in senkrechter Richtung in der Mitte zwischen den Kolben 4 und parallel
zu diesen verschiebbar geführt ist. Das Element 2o besteht beispielsweise aus zwei
gegeneinander drehbaren Hülsen, durch deren eine der eine und durch deren andere
der andere Hebel 15 längs verschieblich hindurchgesteckt ist. Entsprechende Anordnungen
lassen sich für zwei Kolben (4a und 4, in Fig.,7) oder für vier Kolben (4a bis -4d
in Fig. 8) treffen. Das Verbindungselement 2o kann äuch aus einem in der Führung
21 nur längs verschieblich geführten Gleitkörper bestehen, welcher Lagerzapfen trägt,
auf denen sich Ausschnitte bzw. Schlitze der Hebel 15 führen.
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Bei dem Beispiel nach Fig. 7 greifen an dem Kolben 4" die. beiden
gleichlaufenden Hebel 15, und 15ä an, die bei 16" und 16a' entsprechend dem Schema
nach Fig.6 stößelfest gelagert sind. Zwischen den beiden Hebeln 15a und 15a' verläuft
der sie kreuzende, bei 16, stößelfest gelagerte Hebel 15, der an dem Kolben
4, entsprechend der Darstellung nach Fig. 5 angreift. In den Hebeln 15" und i5ä
ist ein Bolzen 17 angebracht .(vgl. Fig. 9), der durch einen Schlitz des Hebels
15, hindurchgeht.
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Bei dem Beispiel nach Fig. 8 sind die Hebel 15a und 15b, die an den
Kolben 4" und 4b angreifen,
starr miteinander- -verbunden, so daß
sie die Kolben q.a- und 4b -starr koppeln. Bei 16-. und i66 sind die F-l:ebel 15Q;--z5b.
stößelfest schwenkbar gelagert. __Entsprechend sind --die.Hebel 15, und 15b, die
an den Kolben q., und 4d-angreifen, starr miteinander verbunden, so daß sie die
Kolben 4, und 4 starr ,miteinander koppeln: Sie sind bei -16, und i6d stößelfest
schwenkbar gelagert. In -den Hebeln 15a, i5b ist ein Bolzen 17 angebracht, der,
durch Längsschlitze in den Hebeln 15, und 15d hindurchgeht. Die Wirkung der starren
mechanischen Kopplung der an entgegengesetzten Stößelseiten liegenden Kolben -gemäß
dem Schema der Fig. 6 mit 5, 7, 8 und 9 entspricht der für die Beispielsgruppe nach
-und 2 bis 4 -beschriebenen Wirkung. -Bei einer weiteren Gruppe von Ausführungsbeispielen
(Fig: ro bis 12) werden die Relativbewegungen zwischen, dein Stößel 6 und den Kolben
4 durch Kniehebel aufgenommen. An entgegengesetzten iStößelenden liegende Kniiehebel
sind dabei durch Stangen gekoppelt.- Bei dem Beispiel nach Fig. id greifen an den
Kolben 4 Hebel -23 mittels einer eine Längsverschiebung zulassenden,. z. B. Gabel-
oder Stift/Schlitz-Verbindung, an, deren andere Enden bei 22 am Stößel schwenkbar
ge-Iagert sind. Anden Hebeln 23 ist der jeweils eine Arm 24 von Kniehebelgelenken
2.4, 25 angelenkt, deren jeweils anderer Arm 25 bei 26 ebenfalls am Stößel schwenkbar
gelagert ist. Die Knie 27 der Kniehebel 24, 25 sind durch -eine tStange 28° gekoppelt.
Auch diese Ausführungsform-läßt sich für zwei öder für vier Kolben 4-ausbilden.
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Bei dem Beispiel nach Fig. ii ist der Kolben 4 mit einem -den Zylnder'5
umgebenden; auf ihm verschiebbaren Zylinder 29 verbunden. Auf =diesem stützt -sich
bei 30 ein Kniehebel 31, 33 ab, dessen Arm--33 in einem stößelfesten Lager
34 angreift. Wie bei dem Beispiel nach Fig. zo ist im Knie 32 eine Koppelstange
28 angelenkt, die den Kniehebel 31, .33 mit einem entsprechenden Kniehebel an der
entgegengesetzten Stößelseite koppelt..
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Bei dem Beispiel nach Fig. 12 und 13 sind die Kolben 4" bis 4 verzahnt
und mit Ritzeln 35" bis 35d, im Eingriff, die auf Wellen 3.6Q und 36b befestigt
sind. Diese Wellen tragen weitere Ritzel 37a bis 37d. Die Ritzel
37, und 37, sowie 376 und 37d .sind, .durch -je eine -in sie eingreifende
Zahnstange 38 iteinander gekoppelt. Je ein Paar der an einem .Stoßelende liegenden
Kolben sind also durch die Wellen 36" bzw. 36b starr miteinander gekoppelt, und
die -Paare an entgegengesetzten Stoßelenden sind -miteinander - durch die Zahnstangen
38 gekoppelt, so. daß auch hier sämtliche Kolben 4a bis 4a .stets die-gleiche Lage
gegenüber-dem Stößel haben müssen. . .
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Die Erfindung läßt sich sinngemäß auch dann anwenden, wenn nicht die
Stößelantriebsglieder auf nachgiebigen Elementen, _.z. B. Flüssigkeitskissen, abgestützt
sind,, sondern- -wenn. (statt dessen der Tisch- zur Sicherung-gegen Überlastung
auf nachgiebigen Gliedern, z. B. Druckflüssigl-,eitskissen, ruht. ,Statt--der -Kopplung
-der Kolben, hinsichtlich 'ihrer._Lage.,relativ. zurn:-Stüßel.;-vverden dann ,die
Stützkolben hinsichtlich. ihrer Lage relativ zu dem den Tisch haltenden Maschinenkörper
oder -ständer gekoppelt.. Auch auf in den Tisch oder Stößel eingebaute Ziehapparate
läßt sich die Erfindung übertragen. Schließlich läßt sich- die Erfindung auch bei
Pressen mit zwei oder mehr ineinandergeführten Stößeln (Ziehpressen) anwenden.