EP0281904A1 - Hubbegrenzungsvorrichtung für den Druckkolben zur Reibungskupplung in einer Kupplungsspindelpresse - Google Patents
Hubbegrenzungsvorrichtung für den Druckkolben zur Reibungskupplung in einer Kupplungsspindelpresse Download PDFInfo
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Definitions
- the friction clutches in clutch screw presses comprise, in an interior space delimited by the flywheel and a clutch cover attached, an annular disk axially moved by a pressure piston, a clutch disk connected to the spindle and friction bodies, the annular disk being able to be returned to its starting position by springs against the action of the pressure piston.
- the pressure piston would have to carry out an increasingly large stroke with a correspondingly increasing filling volume, with the disadvantageous consequence of changing operating characteristics of the press.
- devices are provided for limiting the pressure piston stroke for ventilation and thus also for engaging the clutch.
- a hydraulically operating stroke limitation device is known (DE-PS 35 03 917), which is arranged in a pressure medium supply line to the pressure cylinder with pressure piston, in a cylinder with a limited stroke movable metering piston and a bypass arranged in parallel to the cylinder with metering piston, the blocking function of the metering piston in the direction of the pressure medium supply is canceled, for which purpose a check valve is provided in the bypass line.
- the metering piston when the pressure medium is applied, the metering piston first reaches its advanced end position and, with a further increase in pressure, the check valve opens, so that the pressure piston with the full one Operating pressure is applied.
- the check valve in the bypass line closes and the pressure piston is relieved.
- the annular disc and with it the pressure piston is lifted off the friction bodies by the springs acting on the annular disc via tie rods and the clutch is thus released.
- the stroke of the pressure piston is limited by the limitation of the stroke of the metering piston.
- valve stem which forms a valve body together with the metering piston, a stop for limiting the engaging stroke being arranged in the way of the valve cone or the valve stem, while the metering piston has an additional freedom of movement for opening the bypass line.
- the stop opposing the metering piston in the disengaging end position can be arranged such that it also acts on the valve stem and holds the valve cone in the closed position in the same direction as the spring.
- the metering piston receiving cylinder is connected to the cover closing the cylinder for the pressure piston and in particular projects into the cup-shaped pressure piston.
- the cylinder of the metering piston can be designed as a guide shaft for the pressure piston, so that the guide and seal are completely separated from one another.
- the function improved by the separate guidance of the pressure piston can be further improved by, according to a further feature of the invention, the pressure piston and the annular disk being designed separately and only non-positively connected by the return springs acting on the annular disk, so that the guidance of the pressure piston due to operational heating of the Washer is not affected.
- the annular disk as is further provided according to the invention, is centered by the pressure piston under a sliding seat which permits the different heating of the annular disk and the pressure piston.
- the spindle 3 is rotatable in a comb bearing 2, which moves the slide 6 downward with its threaded shaft 4 via the threaded nut 5, while retraction pistons 7 move the slide 6 back into the starting position.
- a flywheel 8 is rotatably mounted, the drive of which, as is known, is not shown.
- a clutch disc 11 which is connected to the spindle 3 in a rotationally fixed manner and an annular disk 12.
- the annular disk 12 is provided with a shoulder 13 which, with its bore and end face, establishes the connection to the pressure piston 14.
- This pressure piston 14 is received in a cylinder bore 15 in the cover 9, which is closed by a cylinder cover 16.
- the clutch disc 11 enclosed between the flywheel 8 and the annular disc 12 and equipped with friction bodies 17 forms a friction clutch, which is closed by acting on the pressure piston 14 in the cylinder bore 15 and is released when the pressure piston 14 is relieved, for which purpose springs 18 are provided which are located on the clutch cover 9 support and act via tie rods 19 in the opposite direction to the pressure piston 14 on the annular disc 12.
- the valve 20 in the pressure line 21 is opened so that oil at a preselected pressure from the hydraulic unit 22 consisting of the electric motor, pump, oil reservoir and accumulator enters the cylinder bore 15 and pressurizes the pressure piston 14 of the friction clutch.
- the pressure that is dependent on the preselected oil pressure that can be set on the control valve 23 is reached, i.e.
- the bore 29 in the cylinder cover 16 and the cylinder bore 15 are separated from one another by a metering piston 30 which can move freely in a metering cylinder 31 connected to the cylinder cover 16 with a limited stroke.
- the metering cylinder 31 is provided with a flange 32 and is offset from the cylinder cover 16 in the Cylinder bore 15 clamped.
- the dosing cylinder 31 is also provided with annular grooves for receiving guide segments 33 for the cup-shaped pressure piston 14, the cavity 34 of the pressure piston 14 receiving the dosing cylinder 31 and the pressure piston 14 being merely sealed in the cylinder bore 15.
- the pressure piston 14 guided on the metering cylinder 31 in turn centers the annular disc 12 with attachment 13, which surrounds the pressure piston 14 with a sliding seat (46) which is sufficient to compensate for differences in expansion as a result of the operational heating of the annular disc 12 relative to the pressure piston 14.
- the bore 29 opens into the metering cylinder 31 on one side, while the other side is open through holes 35 to the cylinder bore 15.
- the metering piston 30 is axially pierced by a bridging line 36, the upper end of which runs out centrally in the upper end face of the metering piston 30 as a seat surface 37 for a valve cone 38.
- a valve stem 39 for the valve cone 38 is provided at its end with a thread 40 onto which a nut is screwed, which supports a valve spring 42 via a spring plate 41.
- the valve spring 42 is supported in a remote bore 43 which penetrates the metering piston 30 centrally, so that under the action of the spring 42 the valve cone 38 is pressed onto the seat surface 37 and closes the bridging line 36, as can be seen in FIG. 2 .
- the metering piston 30 is acted upon by the pressure oil, the metering piston 30 in the metering cylinder 31 moves downward and displaces the oil enclosed below the metering piston 30 in the metering cylinder 31 through the bores 35 into the cylinder bore 15 and thus acts on the pressure piston 14 of the friction clutch, which is thus closed and initiates a working stroke of the screw press.
- valve seat 37 is separated from the valve plug 38 and pressure oil flows through it the bypass line 36 into the cylinder bore 15 until the pressure in the cylinder bore 15 and the bore 29 of the pressure oil supply line have equalized and the metering piston 30 with the valve seat 37 comes back into contact with the valve cone 38 under the action of the valve spring 42.
- a bleed valve 44 is provided.
- a display device 45 is provided, which is connected to a tie rod 19 to the annular disk 12.
- a single pressure piston 14 is provided, but an annular piston or a plurality of pressure pistons distributed over the circumference of the annular disc can be provided in its place, in the latter case a plurality of metering pistons, in particular a metering piston for each pressure piston.
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Abstract
Description
- Die Reibungskupplungen in Kupplungsspindelpressen umfassen in einem vom Schwungrad und einem aufgesetzten Kupplungsdeckel umgrenzten Innenraum eine von einem Druckkolben axial bewegte Ringscheibe, eine mit der Spindel verbundene Kupplungsscheibe sowie Reibkörper, wobei die Ringscheibe entgegen der Wirkung des Druckkolbens von Federn in ihre Ausgangsstellung rückführbar ist. Entsprechend dem betriebsbedingten Verschleiß der Reibkörper müßte der Druckkolben einen zunehmend großen Hub bei entsprechend zunehmendem Füllvolumen ausführen, mit der nachteiligen Folge sich ändernder Betriebscharakteristik der Presse. Zur Behebung dieses Nachteils werden Vorrichtungen zur Begrenzung des Druckkolbenhubes zum Lüften und somit auch zum Einrücken der Kupplung vorgesehen.
- Im Gegensatz zu mechanisch arbeitenden Hubbegrenzungsvorrichtungen, die eine ständige Überwachung des Reibkörperverschleisses und entsprechende manuelle Nachstellung an der Hubbegrenzungsvorrichtung erfordern, ist eine hydraulisch arbeitende Hubbegrenzungsvorrichtung bekannt (DE-PS 35 03 917), die aus einem in der Druckmittelzuleitung zum Druckzylinder mit Druckkolben angeordneten, in einem Zylinder mit begrenztem Hub beweglichen Dosierkolben und aus einer parallel zu dem Zylinder mit Dosierkolben angeordneten, die Sperrfunktion des Dosierkolbens in Richtung der Druckmittelzufuhr bedingt aufhebenden Überbrückungsleitung besteht, wozu ein Rückschlagventil in der Überbrückungsleitung vorgesehen ist. Infolge der drosselnden Wirkung des Rückschlagventils gelangt bei der Beaufschlagung mit dem Druckmittel zunächst der Dosierkolben in seine vorgeschobene Endposition und unter weiterer Drucksteigerung öffnet sich das Rückschlagventil, so daß der Druckkolben mit dem vollen Betriebsdruck beaufschlagt wird. Mit der Abschaltung des Druckmittels schließt sich das Rückschlagventil in der Überbrückungsleitung und der Druckkolben wird entlastet. Die Ringscheibe und mit ihr der Druckkolben wird von den über Zuganker auf die Ringscheibe wirkenden Federn von den Reibkörpern abgehoben und so die Kupplung gelüftet. Der Hub des Druckkolbens ist begrenzt durch die Begrenzung des Hubes des Dosierkolbens. In einem die Bewegung des Dosierkolbens hemmenden Störfall würde jedoch das Rückschlagventil in der Überbrückungsleitung öffnen und der Druckkolben beaufschlagt werden können, obgleich der Dosierkolben seine vorgeschobene Endposition nicht erreicht hat. Trotz Abschalten des Druckmittels tritt dann keine oder keine ausreichende Entlastung des Druckkolbens ein und die Reibungskupplung wird nicht bzw. nicht ausreichend gelüftet, so daß mehr oder weniger große Schäden an der Spindelpresse auftreten. Die Erfindung hat die Aufgabe, die vorher beschriebenen Nachteils auszuschließen.
- Ausgehend von einem hydraulisch arbeitenden, mit einem mit begrenztem Hub beweglichen Dosierkolben in der Druckmittelzuleitung zum Druckkolben der Reibungskupplung versehenen Hubbegrenzungsvorrichtung einer Kupplungsspindelpresse ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Überbrückungsleitung den Dosierkolben axial von einer zur anderen Stirnfläche durchsetzt und einen Ventilsitz für einen im Dosierkolben angeordneten, federdruckbelasteten Ventilkefel einschließt, der zusammen mit dem Dosierkolben einen Ventilkörper bildet, wobei ein Anschlag zur Begrenzung des einrückenden Hubes im Wege des Ventilkegels bzw. des Ventilschaftes angeordnet ist, während der Dosierkolben eine darüber hinausgehende Bewegungsfreiheit zur Öffnung der Überbrückungsleitung aufweist. Es kann hierbei gemäß einem weiteren Erfindungsmerkmal der dem Dosierkolben in Ausrück-Endstellung entgegenstehenden Anschlag so angeordnet sein, daß er ebenfalls auf den Ventilschaft einwirkt und gleichgerichtet mit der Feder den Ventilkegel in Schließstellung hält.
- Eine raumsparende, baulich günstige Anordnung ergibt sich, wenn gemäß einem Merkmal der Erfindung der den Dosierkolben aufnehmende Zylinder mit dem den Zylinder für den Druckkolben abschließenden Deckel verbunden ist und insbesondere in den dazu napfförmig ausgebildeten Druckkolben hineinragt. Hierbei kann gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung der Zylinder des Dosierkolbens als Führungsschaft für den Druckkolben ausgebildet sein, so daß Führung und Dichtung gänzlich voneinander getrennt sind.
- Die durch die getrennte Führung des Druckkolbens verbesserte Funktion kann weiter verbessert werden, indem gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung Druckkolben und Ringscheibe getrennt ausgeführt und durch die auf die Ringscheibe wirkenden Rückstellfedern nur kraftschlüssig miteinander verbunden sind, so daß die Führung des Druckkolbens durch betriebsbedingte Erwärmung der Ringscheibe nicht beeinflußt wird. Die Ringscheibe wird, wie dies erfindungsgemäß weiter vorgesehen wird, vom Druckkolben unter einem die unterschiedliche Erwärmung von Ringscheibe und Druckkolben zulassenden Schiebesitz zentriert.
- Ein Ausführungsbeispiel einer Spindelpresse nach der Erfindung ist in
- Figur 1 im Schnitt gezeigt, wozu in einem Ausschnitt in größerem Maßstab die
- Figur 2 die Situation bei gelüfteter und die
- Figur 3 die Situation bei nahezu geschlossener Kupplung während der Nachfüllung des Zylinderraums zum Druckkolben zeigen.
- Im Rahmen 1 der Spindelpresse ist in einem Kammlager 2 die Spindel 3 drehbar, die mit ihrem Gewindeschaft 4 über die Gewindemutter 5 den Schlitten 6 abwärts bewegt, während Rückzugkolben 7 den Schlitten 6 zurück in die Ausgangsstellung bewegen. Im oberen Querhaupt des Rahmens 1 ist drehbar ein Schwungrad 8 gelagert, dessen wie bekannt ausgebildeter Antrieb nicht dargestellt ist. In dem von einem Deckel 9 abgeschlossenen Innenraum 10 des Schwungrades 8 befindet sich eine mit der Spindel 3 drehfest verbundene Kupplungsscheibe 11 und eine Ringscheibe 12. Die Ringscheibe 12 ist mit einem Ansatz 13 versehen, der mit seiner Bohrung und Stirnfläche die Verbindung zum Druckkolben 14 herstellt. Dieser Druckkolben 14 ist aufgenommen in einer Zylinderbohrung 15 im Deckel 9, die von einem Zylinderdeckel 16 abgeschlossen ist. Die zwischen Schwungrad 8 und Ringscheibe 12 eingeschlossene, mit Reibkörpern 17 besetzte Kupplungsscheibe 11 bildet eine Reibungskupplung, die durch Beaufschlagung des Druckkolbens 14 in der Zylinderbohrung 15 geschlossen und bei Entlastung des Druckkolbens 14 gelüftet wird, wozu Federn 18 vorgesehen sind, die sich auf dem Kupplungsdeckel 9 abstützen und über Zuganker 19 auf die Ringscheibe 12 entgegengerichtet zum Druckkolben 14 einwirken.
- Zum Arbeitshub der Spindelpresse wird das Ventil 20 in der Druckleitung 21 geöffnet, so daß Öl unter vorgewähltem Druck von dem aus Elektromotor, Pumpe, Ölbehälter und Speicher bestehenden Hydraulikaggregat 22, in die Zylinderbohrung 15 gelangt und den Druckkolben 14 der Reibungskupplung beaufschalgt. Bei Erreichen der vom vorgewählten am Regelventil 23 einstellbaren Öldruck abhängingen Presskraft, d.h. bei eintretendem Schlupf zwischen der Kupplungsscheibe 11 und dem Schwungrad 8 mit der Ringscheibe 12, der durch den Fühler 24 angezeigt wird oder bei Erreichen des vorgewählten an einem Wegmesser eingestellten unteren Umkehrpunkts der Abwärtsbewegung des Schlittens 6 in Verbindung mit einem Ventil 25 wird der Druckkolben 14 in der Zylinderbohrung 15 wieder druckentlastet und der Zylinderraum 15 über die Ableitung 26 mit dem Ölbehälter 27 im Hydraulikaggregat 22 verbunden, wozu ein Steuerventil 28 vorgesehen ist, welches auf dem Zylinderdeckel 16 befestigt und durch eine Bohrung 29 im Zylinderdeckel 16 mit der Zylinderbohrung 15 verbunden ist.
- Die Bohrung 29 im Zylinderdeckel 16 und die Zylinderbohrung 15 sind voneinander getrennt durch einen Dosierkolben 30, der mit begrenztem Hub in einem mit dem Zylinderdeckel 16 verbundenen Dosierzylinder 31 frei beweglich ist. Zur Verbindung mit dem Zylinderdeckel 16 ist der Dosierzylinder 31 mit einem Flansch 32 versehen und vom Zylinderdeckel 16 in der abgesetzten Zylinderbohrung 15 festgespannt. Der Dosierzylinder 31 ist ferner mit Ringnuten zur Aufnahme von Führungssegmenten 33 für den napfförmig ausgebildeten Druckkolben 14 versehen, wobei die Höhlung 34 des Druckkolbens 14 den Dosierzylinder 31 aufnimmt und der Druckkolben 14 in der Zylinderbohrung 15 lediglich abgedichtet ist. Der am Dosierzylinder 31 geführte Druckkolben 14 zentriert seinerseits die Ringscheibe 12 mit Ansatz 13, der den Druckkolben 14 mit einem Schiebesitz (46) umfängt, der ausreicht, um Dehnungsunterschiede in der Folge betriebsbedingter Erwärmung der Ringscheibe 12 gegenüber dem Druckkolben 14 auszugleichen.
- Wie insbesondere die Figuren 2 und 3 erkennen lassen, mündet die Bohrung 29 in den Dosierzylinder 31 an dessen einer Seite, während dessen andere Seite durch Bohrungen 35 zur Zylinderbohrung 15 geöffnet ist. Der Dosierkolben 30 ist axial durchbohrt von einer Überbrückungsleitung 36, deren oberes mittig an der oberen Stirnfläche des Dosierkolbens 30 auslaufendes Ende als Sitzfläche 37 für einen Ventilkegel 38 ausgebildet ist. Ein Ventilschaft 39 zum Ventilkegel 38 ist an seinem Ende mit einem Gewinde 40 versehen, auf das eine Mutter aufgeschraubt ist, die über einen Federteller 41 eine Ventilfeder 42 abstützt. Die Ventilfeder 42 stützt sich andererseits in einer abgesetzten, den Dosierkolben 30 zentral durchdringenden Bohrung 43 ab, so daß unter der Wirkung der Feder 42 der Ventilkegel 38 auf die Sitzfläche 37 gedrückt wird und die Überbrückungsleitung 36 abschließt, wie dies in Figur 2 zu sehen ist. Mit der Beaufschlagung des Dosierkolbens 30 mit dem Drucköl bewegt sich der Dosierkolben 30 im Dosierzylinder 31 abwärts und verdrängt das unterhalb des Dosierkolbens 30 im Dosierzylinder 31 eingeschlossene Öl durch die Bohrungen 35 in die Zylinderbohrung 15 und beaufschlagt so den Druckkolben 14 der Reibungskupplung, die somit geschlossen wird und einen Arbeitshub der Spindelpresse einleitet. Hierbei legt sich, wie die Figur 3 zeigt, der Federteller 41 mit dem Ventilschaft 39 auf dem Boden des Dosierzylinders 31 an, während sich der Dosierzylinder 30 unter Zusammendrückung der Ventilfeder 42 weiter abwärts bewegt. Somit setzt sich der Ventilsitz 37 vom Ventilkegel 38 ab und es strömt Drucköl durch die Überbrückungsleitung 36 in die Zylinderbohrung 15 nach, bis sich der Druck in der Zylinderbohrung 15 und der Bohrung 29 der Druckölzuleitung ausgeglichen haben und der Dosierkolben 30 mit dem Ventilsitz 37 unter der Wirkung der Ventilfeder 42 wieder zur Anlage am Ventilkegel 38 gelangt.
- Mit der Vollendung eines Arbeitshubes wird über die kraft- oder wegabhängige Steuerung die Bohrung 29 und damit der oberhalb des Dosierkolbens 30 im Dosierzylinder 31 gelegene Raum druckentlastet. Unter der Kraft der Federn 18, die über die Zuganker 19 auf die Ringscheibe 23 wirken, wird die Reibungskupplung gelüftet, wobei der mit der Ringscheibe 12 kraftschlüssig verbundene Druckkolben 14 Öl aus der Zylinderbohrung 15 durch die Bohrungen 35 in den Dosierzylinder 31 verdrängt und dabei den Dosierkolben 30 soweit verschiebt, bis dieser über den Ventilkegel 38 zum Anschlag am Zylinderdeckel 16 gelangt. Durch die Begrenzung des Hubes des Dosierkolbens 30 im Dosierzylinder 31 ist der Hub des Druckkolbens 30 zum Lüften der Kupplung stets unverändert groß, unabhängig vom Ausmaß des Verschleißes an den Reibkörpern 17. Selbst wenn in Störfall der Dosierkolben 30 in seiner unteren Position verharren sollte, lüftet die Reibungskupplung, da dann die Verdrängung des des Öls aus der Zylinderbohrung 15 unter der Kraft der Federn 18 erfolgt, indem der Ventilkegel 38 gegen die Kraft der Ventilfeder 42 vom Ventilsitz 37 im Dosierkolben 30 abgehoben wird.
- Für die ordnungsgemäße Funktion ist eine vollständige Entlüftung des Systems erforderlich, wozu ein Entlüftungsventil 44 vorgesehen ist.
- Ein Nachstellen von Hubbegrenzungen entsprechend dem Ausmaß des Verschleisses der Reibkörper 17 ist zwar nicht erforderlich, dennoch ist eine Anzeigevorrichtung 45 vorgesehen, die mit einem Zuganker 19 zur Ringscheibe 12 verbunden ist.
- Im Ausführungsbeispiel ist ein einziger Druckkolben 14 vorgesehen, jedoch kann an dessen Stelle auch ein Ringkolben oder eine Mehrzahl von auf dem Umfang der Ringscheibe verteilten Druckkolben vorgesehen sein, wobei im letzteren Falle mehrere Dosierkolben, insbesondere zu jedem Druckkolben ein Dosierkolben vorgesehen sein können.
Claims (6)
dadurch gekennzeichnet,
daß die Überbrückungsleitung (36), den Dosierkolben (30) axial von einer zur anderen Stirnfläche durchsetzt und mit einem Ventilsitz (37) für einen im Dosierkolben (30) angeordneten federdruckbelasteten Ventilkegel (38) versehen ist, der zusammen mit dem Dosierkolben (30) einen Ventilkörper bildet, und daß ein Anschlag zur Begrenzung des einrückenden Hubes im Wege des Ventilkegels (38), bzw. des Ventilschaftes (39) angeordnet ist, während der Dosierkolben (30) eine darüber hinausgehende Bewegungsfreiheit zur Öffnung der Überbrückungsleitung (36) aufweist.
dadurch gekennzeichnet,
daß dem Dosierkolben in Ausrück-Endstellung ein zweiter, auf den Ventilkegel (38) einwirkender Anschlag entgegensteht, der die Endstellung des Dosierkolbens (30) fixiert und gleichgerichtet mit der Feder (42) den Ventilkegel (38) in Schließstellung hält.
dadurch gekennzeichnet,
daß der den Dosierkolben (30) aufnehmende Zylinder (31) mit dem den Zylinder (15) für den Druckkolben (14) abschließenden Deckel (16) verbunden ist und in den napfförmig (34) ausgebildeten Druckkolben (14) hineinragt.
dadurch gekennzeichnet,
daß der Zylinder (31) des Dosierkolbens (30) als Führungsschaft (33) für den Druckkolben (14) ausgebildet ist.
dadurch gekennzeichnet,
daß Druckkolben (14) und Ringscheibe (12) getrennt, aber durch die auf die Ringscheibe (12) wirkenden Rückstellfedern (18) kraftschlüssig verbunden sind.
dadurch gekennzeichnet,
daß die Ringscheibe (12) vom Druckkolben (14) unter einem unterschiedliche Erwärmung von Ringscheibe (12) und Druckkolben (14) zulassenden Schiebesitz (46) zentriert ist.
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