EP0304905A2 - Hydraulische Presse - Google Patents

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Publication number
EP0304905A2
EP0304905A2 EP88113839A EP88113839A EP0304905A2 EP 0304905 A2 EP0304905 A2 EP 0304905A2 EP 88113839 A EP88113839 A EP 88113839A EP 88113839 A EP88113839 A EP 88113839A EP 0304905 A2 EP0304905 A2 EP 0304905A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
press
pressure
piston
cylinder
press according
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP88113839A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0304905A3 (de
Inventor
Horst Baltschun
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Maschinenfabrik Lauffer GmbH and Co KG
Original Assignee
Maschinenfabrik Lauffer GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Maschinenfabrik Lauffer GmbH and Co KG filed Critical Maschinenfabrik Lauffer GmbH and Co KG
Publication of EP0304905A2 publication Critical patent/EP0304905A2/de
Publication of EP0304905A3 publication Critical patent/EP0304905A3/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B1/00—Presses, using a press ram, characterised by the features of the drive therefor, pressure being transmitted directly, or through simple thrust or tension members only, to the press ram or platen
    • B30B1/32—Presses, using a press ram, characterised by the features of the drive therefor, pressure being transmitted directly, or through simple thrust or tension members only, to the press ram or platen by plungers under fluid pressure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D28/00—Shaping by press-cutting; Perforating
    • B21D28/02—Punching blanks or articles with or without obtaining scrap; Notching
    • B21D28/20—Applications of drives for reducing noise or wear
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B15/00—Details of, or accessories for, presses; Auxiliary measures in connection with pressing
    • B30B15/16—Control arrangements for fluid-driven presses
    • B30B15/24—Control arrangements for fluid-driven presses controlling the movement of a plurality of actuating members to maintain parallel movement of the platen or press beam
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B15/00—Details of, or accessories for, presses; Auxiliary measures in connection with pressing
    • B30B15/16—Control arrangements for fluid-driven presses
    • B30B15/24—Control arrangements for fluid-driven presses controlling the movement of a plurality of actuating members to maintain parallel movement of the platen or press beam
    • B30B15/245—Control arrangements for fluid-driven presses controlling the movement of a plurality of actuating members to maintain parallel movement of the platen or press beam using auxiliary cylinder and piston means as actuating members

Definitions

  • the invention relates to a hydraulic press according to the preamble of the main claim.
  • Hydraulic presses are used, for example, for metalworking, metal being punched, deformed or otherwise processed with a high pressing force, which can be several kilonewtons.
  • the known presses have a press frame in which the upper press part with ram and the lower press part are arranged.
  • a tension corresponding to the press pressure is built up in the known presses in the press frame, which suddenly drops at the end of the operation.
  • there are short-term expansions during the working stroke in the press frame or in the press stand each of which requires an expansion work that suddenly disappears completely unused at the end of the respective working stroke.
  • the stretching that occurs can affect the precision of the pressing process.
  • a hydraulically driven press which has a press ram which is connected to piston rods which engage pistons in cylinder spaces which are mounted on the one hand on the lower press frame and on the other hand on a crosshead of the press. If pressure is built up in the cylinder chambers in this known arrangement, the press can be pretensioned, although the press frame in which the crosshead is mounted must absorb these clamping forces. The clamping forces that occur in the frame cannot be introduced into the press frame axially symmetrically to the piston rods. The result of this is that the prestressing forces lead to bending stresses in the press frame, as a result of which an exact pressing process is adversely affected.
  • the invention has for its object to provide a hydraulic press that can be preloaded and does not lose its tension even at the end of a working stroke and does not require a crosshead clamped in a circumferential press frame.
  • the solution to this problem is obtained in a press of the type mentioned by the features specified in the characterizing part of the main claim.
  • the press ram is connected to piston rods that protrude into cylinder spaces at both ends, which are preferably arranged in the area of the press columns.
  • the cylinder spaces are pressurized in such a way that the same forces act on both ends of the piston rods, which are directed in opposite directions.
  • the reaction forces result in tension in the press and thus tension in the columns.
  • the upper press part with the press ram can be moved in height with little effort and into an ar Bring the working position to the system with the workpiece.
  • the working stroke is initiated in that the lower cylinder spaces are relieved of pressure, so that there is no longer a balance of forces on the piston rods.
  • the press ram moves against the workpiece in accordance with the pressure relief, which in turn creates a counterforce there and thus maintains the bracing of the press.
  • the columns or corresponding tie rods that connect the upper part of the press to the lower part of the press remain pre-tensioned.
  • the pressure previously reduced in the lower cylinder chambers is increased again via controllable valves so that the pre-tensioning of the columns is maintained.
  • the effective piston surfaces of the piston rods can of course be of different sizes, but then correspondingly different pressures must be built up in the cylinder chambers in order to transmit equally large compressive forces to the piston rods in order to achieve an equilibrium of forces.
  • the piston areas are preferably of the same size, so that the same pressure forces can be obtained by coupling the cylinder spaces via pressure lines and connecting them to a common pressure generator. To initiate the working stroke, it is then sufficient to interrupt the connecting line between the upper and lower cylinder spaces and to lower the pressure in a defined manner in the lower cylinder space, as a result of which the press ram moves downward and thus deforms or otherwise processes the workpiece.
  • the piston rods are tubular, which enclose tie rods or columns running between the upper press part and the lower press part.
  • the piston surfaces are ring surfaces that protrude into cylinder spaces, which act as ring spaces for the tie rods or columns in the area of their enclose both ends.
  • the upper cylinder spaces can be connected to the lower cylinder spaces via a longitudinal bore in each column, which can be shut off by means of a controllable valve.
  • a controllable valve As a result, no additional external pressure lines are required to connect the pressure chambers and a very streamlined cylinder chamber connection can be realized, which allows the press ram to be moved before and after the working stroke with little effort by means of an additional actuating cylinder.
  • the one-sided pressure relief of the cylinder chambers is preferably achieved via controllable valves which are actuated by an electronic control.
  • This control can relieve the pressure as a function of sensor signals which, for example, recognize an eccentric load on the press ram due to the eccentric arrangement of the workpiece.
  • Pressure sensors which are assigned to the cylinder spaces can serve as sensors for this purpose.
  • angle sensors or displacement sensors as sensors, which can determine an inclined position of the press ram, so that individually assigned control valves can be actuated correspondingly via the control to the lower cylinder spaces.
  • the press can have mechanical adjustment devices in the area of the upper ends of the columns, which permits a height adjustment of the press ram in relation to the piston rods.
  • a plurality of hydraulic presses are arranged in a mechanical lifting frame in such a way that the upper press parts can be moved into the position in which the working stroke begins with a common rapid delivery device. This eliminates the need for several actuating cylinders, as these are replaced by a common express delivery.
  • FIG. 1 shows the left and middle part of a hydraulic press according to the invention in cross section, the illustration being simplified to clarify the function.
  • the press preferably has four tie rods or columns arranged at the corners of the press ram P, in each area of which a piston rod K connected to the press ram P is arranged. Only one of the four piston rods is shown in the drawing.
  • the press ram P can be lowered by means of an actuating cylinder 3 until a processing tool 4 mounted on it comes into contact with a workpiece 5 which is mounted on the lower press part 6.
  • the actuating cylinder 3 has two pressure chambers 7, 8 which can optionally be pressurized via pressure lines 9, 10. If pressure is applied to the pressure chamber 7, the press ram P moves downward, while when the pressure chamber 8 is pressurized, the press ram P is moved upward.
  • the working stroke is not carried out with the actuating cylinder 3, but rather via the piston rods K, which each protrude into the cylinder spaces 13, 14 with piston faces 11, 12 on the end face.
  • the cylinder spaces 13, 14 are acted upon by a common hydraulic pump 15 with the same pressure that the compressive forces acting on the piston surfaces 11, 12 of the same size are equal and do not cause any deflection of the press ram P.
  • the tie rod 16, which is part of the press frame, connects the upper Zy Linderraum 13 with the lower cylinder chamber 14, so that the pressures occurring in the cylinder chambers 13, 14 tension the tie rod 16, ie the tie rod 16 is slightly stretched.
  • the press ram P can now be brought into contact with the workpiece 5 by means of the actuating cylinder 3.
  • the working stroke can now be initiated in this position, a first controllable valve 17 being brought into the other position, as a result of which the pressure line 18 is interrupted.
  • a controllable servo valve 19 can then be opened by means of a control S, so that a pressure drop occurs in the cylinder space 14.
  • the press ram P now moves downwards.
  • a counterforce corresponding to the pressing pressure occurs on the workpiece, which has the consequence that the tie rod 16 remains biased unchanged despite a drop in pressure in the cylinder chamber 14.
  • the valves 17, 19 are brought back into the position shown, so that the same pressure is present in the cylinder space 14 as in the cylinder space 13.
  • the tie rod 16 thus remains prestressed even at the end of the working stroke.
  • the control S can be operated via a keyboard 20 and is connected to a read-write memory 21. Data for different press programs, which the controller S can access, can be stored in the memory 21, depending on the operation via the keyboard 20.
  • the control of servo valves is general prior art, which is why a detailed description of the controller is not given here.
  • FIG. 1 A further exemplary embodiment is shown in principle in FIG.
  • the piston rod has K. their two ends have pistons 22, 23 which engage in cylinders 24, 25 mounted on the press.
  • the cylinder spaces 13, 14 formed in this way correspond in their function to the cylinder spaces 13, 14 designated by the same reference numerals in FIG. 1.
  • the upper part of the press 26 is connected to the lower part of the press 27 via columns or tie rods or the like, but this is shown in FIG 2 are not shown.
  • Figure 3 shows a first preferred embodiment of the press in more detail.
  • the press ram P is here in the upper starting position. All control valves 28, 29 and 30 are in switch position 0 and the cylinder spaces 13, 14 are pressurized by the pressure medium source 15.
  • the pressure medium source 15 is hydraulically connected to the cylinder spaces 13, 15 via pressure lines 31, 32 and via longitudinal bores 33, 34 which run in the tie rods 35, 36.
  • the pressure medium source 15 is hydraulically connected to the cylinder spaces 13, 15 via pressure lines 31, 32 and via longitudinal bores 33, 34 which run in the tie rods 35, 36.
  • transverse bores 37, 38 which lead to the cylinder spaces 13, 14.
  • the piston rods K1 are tubular and enclose the tie rods 35, 36, which can form the columns of the press.
  • the piston K1 forms an annular piston surface 39 which faces the cylinder space 13 designed as an annular space.
  • a piston surface 40 of the same size is formed, which faces the cylinder chamber 14, which is designed as an annular chamber.
  • the lower cylinder spaces 14 are connected to each other via through holes 41 and pressure lines 42, so that in the press position shown in all Chen cylinder spaces 13, 14 the same pressure prevails. In this state, the press ram P can be brought down into the working position by means of the actuating cylinder 3 without great effort, which is shown in FIG. 4.
  • the valve 28 can be opened and closed in a defined manner, as a result of which a defined pressure reduction in the cylinder spaces 14 and thus a controlled initiation of the working stroke can take place.
  • the press ram is supported on the workpiece 5 so that the reaction forces thereby generated continue to maintain the pretension in the tie rods 35, 36.
  • FIG. 5 shows the position of the press ram P at the end of the working stroke. Exactly in this position, the valves 28, 29 are brought back into the position 0, so that the piston valves 44 open again and the pressure in the lower cylinder spaces 14 is again the same as the pressure in the upper cylinder spaces 13. The constant preload of the tie rods 35, 36 is thus retained.
  • the valve 30 can now be brought into the position 2, so that a pressure increase in the pressure chamber 8 occurs and the piston 47 of the actuating cylinder 3 is brought into the position according to FIG. 3. This completes a work cycle and further cycles can follow in a corresponding manner, the tension of the press always being maintained.
  • This function can be described as a constant, dynamic preload.
  • FIG. 6 shows an exemplary embodiment in which the pressing force can be regulated separately in each lower cylinder chamber 14.
  • pressure valves 50, 51 are provided which can be actuated separately from the control S.
  • This particularly preferred embodiment is particularly of great advantage when eccentric loads occur, as is the case with an eccentrically arranged tool 54.
  • Such an eccentric load triggers an inclined position of the press ram P without balancing the forces in the cylinder chambers. This can be determined by means of suitable sensors by angle measurement or differential path measurement. Such measuring methods for determining angles or distances are general prior art, for which reason a description in this regard is not given here.
  • control S controls the pressure valves 50, 51 in such a way that different pressures during the working stroke are realized in the lower cylinder spaces 14, with which the inclination of the press ram P is minimized.
  • the inclination of the press ram P is measured by means of two sensors 52, 53, the sensor signals of which are fed to the control S.
  • Four linear displacement sensors can be used as sensors 52, 53.
  • the lower cylinder spaces 14 have a very low height during the working stroke, which reaches their minimum value at the end of the working stroke, for example in the millimeter range. This can also be seen from the illustration in FIG. 5. In this position (working stroke end), the piston rods K1 rest against a fixed stop F (FIG. 5). By minimizing the cylinder spaces 14, very good control properties and effective cut impact damping are achieved.
  • FIG. 7 shows an adjustment device 55 with which the press ram P can be moved longitudinally along the piston rods K1.
  • threads 56 are formed at the upper end of the tubular piston rods K1, onto which an adjusting nut 57 is screwed.
  • the adjusting nuts have molded flanges 58 which engage in corresponding grooves 59 on the upper press part 60.
  • FIG. 8 and FIG. 9 each show three presses of the type according to the invention which have a common rapid delivery device 61 instead of separate actuating cylinders. In Figure 8, this is in the upper position, while in Figure 9 the lower position is shown, in which the working stroke can be initiated as described above.

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Abstract

Es wird eine hydraulische Presse vorgeschlagen, die vor, während und nach dem Arbeitshub ständig vorgespannt ist, so daß von einer dynamischen Vorspannung der Presse gesprochen werden kann. Durch diese dynamische Vorspannung wird ein ständiges Spannen und Entspannen, wie dies bei herkömmlichen Pressen auftritt vermieden, wodurch sich eine Energieeinsparung und eine Schnittschlagdämpfung ergeben.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine hydraulische Presse gemäß der Gattung des Hauptanspruchs.
  • Hydraulische Pressen werden beispielsweise zur Metall­bearbeitung verwendet, wobei mit hoher Preßkraft, die mehrere Kilonewton betragen kann, Metall gestanzt, ver­formt oder anderweitig bearbeitet wird. Die bekannten Pressen besitzen ein Pressengestell, in welchem das Pressenoberteil mit Stößel und das Pressenunterteil an­geordnet sind. Beim Arbeitsgang wird bei den bekannten Pressen im Pressengestell eine dem Pressendruck ent­sprechende Spannung aufgebaut, die am Ende des Arbeits­gangs plötzlich abfällt. In der Presse treten im Pres­sengestell bzw. im Pressenständer kurzzeitige Dehnungen während des Arbeitshubs auf, die jeweils eine Dehnungs­arbeit erfordern, die völlig ungenutzt am Ende des je­weiligen Arbeitshubs schlagartig verpufft. Außerdem kann die auftretende Dehnung die Präzision des Preßvor­gangs beeinträchtigen.
  • Aus der DE-OS 28 24 176 ist eine hydraulische Presse bekannt, die Dämpfungszylinder verwendet, mit denen am Ende des Arbeitshubs die sonst schlagartige Entspannung der Presse gedämpft wird. Bei dieser Kantenpresse kann jedoch nicht vermieden werden, daß sich die Presse bei jedem Pressenzyklus erneut spannt, so daß sich die oben angegebenen Nachteile nicht vermeiden lassen.
  • Aus der DE-OS 27 39 340 ist eine hydraulisch angetrie­bene Presse bekannt, die einen Pressenstößel hat, der mit Kolbenstangen in Verbindung steht, die mit Kolben in Zylinderräume eingreifen, die einerseits am unteren Pressengestell und andererseits an einem Querhaupt der Presse montiert sind. Wird bei dieser bekannten Anord­nung Druck in den Zylinderräumen aufgebaut, so kann die Presse vorgespannt werden, wobei allerdings der Pres­senrahmen in welchen das Querhaupt gelagert ist, diese Spannkräfte aufnehmen muß. Die dabei im Rahmen auftre­tenden Spannkräfte lassen sich nicht axial symmetrisch zu den Kolbenstangen hin das Pressengestell einleiten. Dies hat zur Folge, daß die Vorspannkräfte zu Biege­spannungen in dem Pressengestell führen, wodurch ein exakter Preßvorgang nachteilig beeinflußt wird.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine hydrau­lische Presse zu schaffen, die vorspannbar ist und ihre Spannung auch am Ende eines Arbeitshubs nicht verliert und kein in einem umlaufenden Pressenrahmen eingespann­tes Querhaupt benötigt.
  • Die Lösung dieser Aufgabe wird bei einer Presse der eingangsgenannten Gattung durch die im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs angegebenen Merkmale erhalten. Der Pressenstößel ist mit Kolbenstangen verbunden, die zu beiden Enden in Zylinderräume ragen, welche vorzugs­weise im Bereich der Pressensäulen angeordnet sind. Vor dem Arbeitshub sind die Zylinderräume derart mit Druck beaufschlagt, daß an beiden Enden der Kolbenstangen gleiche Kräfte angreifen, die entgegengerichtet sind. Die Reaktionskräfte haben eine Spannung der Presse und somit eine Spannung der Säulen zur Folge. Das Pressen­oberteil mit dem Pressenstößel läßt sich mit geringem Kraftaufwand in der Höhe verschieben und in eine Ar­ beitsposition zur Anlage mit dem Werkstück bringen. Jetzt wird beispielsweise der Arbeitshub dadurch ein­geleitet, daß die unteren Zylinderräume druckentlastet werden, so daß an den Kolbenstangen kein Kräftegleich­gewicht mehr besteht. Dadurch fährt der Pressenstößel entsprechend der Druckentlastung gegen das Werkstück, wodurch dort wiederum eine Gegenkraft aufgebaut wird und somit die Verspannung der Presse aufrechterhalten bleibt. Die Säulen oder entsprechende Zuganker, welche das obere Teil der Presse mit dem unteren Teil der Presse verbindet bleiben weiterhin vorgespannt. Am Ende es Arbeitshubs wird über steuerbare Ventile der zuvor in den unteren Zylinderräumen reduzierte Druck wieder erhöht, damit die Vorspannung der Säulen beibehalten wird. Die wirksamen Kolbenflächen der Kolbenstangen können selbstverständlich unterschiedlich groß sein, jedoch müssen dann entsprechend unterschiedliche Drücke in den Zylinderräumen aufgebaut werden, um gleichgroße Druckkräfte auf die Kolbenstangen zur Erreichung eines Kräftegleichgewichts zu übertragen. Vorzugsweise sind die Kolbenflächen gleichgroß, so daß gleiche Druckkräf­te dadurch erhalten werden können, daß die Zylinderräu­me über Druckleitungen gekoppelt werden und an einen gemeinsamen Druckerzeuger angeschlossen sind. Zur Ein­leitung des Arbeitshubs genügt es dann die Verbindungs­leitung zwischen oberen und unteren Zylinderräumen zu unterbrechen und im unteren Zylinderraum den Druck de­finiert abzusenken, wodurch eine Abwärtsbewegung des Pressenstößels und damit eine Verformung oder anderwei­tige Bearbeitung des Werkstücks erfolgt.
  • Bei der bevorzugten Ausführungsform werden die Kolben­stangen röhrenförmig ausgebildet, die zwischen oberem Pressenteil und unterem Pressenteil verlaufende Zugan­ker bzw. Säulen umschließen. Die Kolbenflächen sind da­bei Ringflächen, die in Zylinderräume ragen, welche als Ringräume die Zuganker bzw. Säulen im Bereich ihrer beiden Enden umschließen. Durch eine derartige Ausfüh­rung der Kolbenstangen wird erreicht, daß die durch die ständige Vorspannung erzeugten Dehnungskräfte exakt in axialer Richtung an den Zugankern bzw. Säulen angrei­fen.
  • Die oberen Zylinderräume können mit den unteren Zylin­derräumen jeweils über eine in jeder Säule verlaufende Längsbohrung miteinander verbunden sein, die mittels eines steuerbaren Ventils absperrbar ist. Dadurch sind keine zusätzlichen äußeren Druckleitungen zur Verbin­dung der Druckräume erforderlich und es kann eine sehr strömungsgünstige Zylinderraumverbindung realisiert werden, die ein Bewegen des Pressenstößels vor und nach dem Arbeitshub mit geringem Kraftaufwand mittels eines zusätzlichen Stellzylinders zuläßt.
  • Die einseitige Druckentlastung der Zylinderräume wird vorzugsweise über steuerbare Ventile erreicht, die von einer elektronischen Steuerung betätigt werden. Diese Steuerung kann die Druckentlastung in Abhängigkeit von Sensorsignalen vornehmen, die beispielsweise eine ex­zentrische Belastung des Pressenstößels durch außermit­tige Anordnung des Werkstücks erkennen. Als Sensoren können hierfür Drucksensoren dienen, die den Zylinder­räumen zugeordnet sind. Es besteht jedoch auch die Mög­lichkeit Winkelsensoren oder Wegaufnehmer als Sensoren zu verwenden, die eine Schrägstellung des Preßstößels feststellen können, damit über die Steuerung den unte­ren Zylinderräumen individuell zugeordnete Steuerventi­le entsprechend individuell betätigt werden können. Da­durch kann bei einer Presse mit vier Kolbenstangen im Bereich ihrer vier Säulen an jeder Säule eine andere Druckentlastung realisiert werden, um eine Schrägstel­lung des Pressenstößels bei exzentrischer Belastung zu vermeiden.
  • Die Presse kann im Bereich der oberen Enden der Säulen mechanische Verstelleinrichtungen aufweisen, die eine Höhenverstellung des Pressenstößels im Bezug auf die Kolbenstangen zuläßt.
  • Weiterhin kann vorgesehen sein, daß mehrere hydrauli­sche Pressen in einem mechanischen Hubgerüst so an­geordnet sind, daß die Pressenoberteile mit einer ge­meinsamen Eilzustellvorrichtung in die Position beweg­bar sind, in der der Arbeitshub beginnt. Es entfallen somit mehrere Stellzylinder, da diese durch eine ge­meinsame Eilzustellung ersetzt werden.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
    • Figur 1 eine Ausschnitt eines vereinfachten Ausfüh­rungsbeispiels einer Presse zur Verdeutlichung des Funktionsprinzips,
    • Figur 2 ein weiteres vereinfachtes Ausführungsbeispiel,
    • Figur 3 eine bevorzugte Ausführung der erfindungsgemä­ßen Presse im vorgespannten Zustand,
    • Figur 4 die Presse gemäß Figur 3 unmittelbar vor Beginn des Arbeitshubs,
    • Figur 5 die Presse gemäß Figur 3 unmittelbar bei Been­digung des Arbeitshubs,
    • Figur 6 eine weitere besonders bevorzugte Ausführungs­form der erfindungsgemäßen Presse mit individuell steu­erbaren unteren Zylinderräumen,
    • Figur 7 ein Ausführungsbeispiel der Presse mit mechani­scher Verstelleinrichtung im Bereich des Pressenober­ teils,
    • Figur 8 und Figur 9 drei erfindungsgemäße Pressen, die durch eine gemeinsame Eilzustellung gekoppelt sind in verschiedenen Stellungen.
  • Figur 1 zeigt den linken und mittleren Teil einer er­findungsgemäßen hydraulischen Presse im Querschnitt, wobei die Darstellung zur Verdeutlichung der Funktion vereinfacht ist. Die Presse besitzt vorzugsweise vier an den Ecken des Pressenstößels P angeordnete Zuganker oder Säulen, in dem Bereich jeweils eine mit dem Pres­senstößel P verbundene Kolbenstange K angeordnet ist. In der Zeichnung ist nur eine der vier Kolbenstangen dargestellt. Der Pressenstößel P läßt sich mittels ei­nes Stellzylinders 3 nach unten absenken, bis ein an ihm montiertes Bearbeitungswerkzeug 4 zur Anlage mit einem Werkstück 5 kommt, welches auf dem Pressenunter­teil 6 gelagert ist. Der Stellzylinder 3 besitzt zwei Druckkammern 7, 8, die über Druckleitungen 9, 10 wahl­weise mit Druck beaufschlagbar sind. Wird die Druckkam­mer 7 mit Druck beaufschlagt, so fährt der Pressenstö­ßel P nach unten, während bei Druckbeaufschlagung der Druckkammer 8 der Pressenstößel P nach oben bewegt wird.
  • Der Arbeitshub wird jedoch nicht mit dem Stellzylinder 3 durchgeführt, sondern über die Kolbenstangen K, die jeweils mit stirnseitigen Kolbenflächen 11, 12 in Zy­linderräume 13, 14 hineinragen.
  • Die Zylinderräume 13, 14 werden über eine gemeinsame Hydraulikpumpe 15 mit gleichem Druck beaufschlagt, daß die an den gleichgroßen Kolbenflächen 11, 12 angreifen­den Druckkräfte gleichgroß sind und keine Auslenkung des Pressenstößels P bewirken. Der Zuganker 16, der Teil des Pressengestells ist, verbindet den oberen Zy­ linderraum 13 mit dem unteren Zylinderraum 14, so daß die in den Zylinderräumen 13, 14 auftretenden Drücke den Zuganker 16 spannen, d.h. der Zuganker 16 wird ge­ringfügig gedehnt. Man kann hier von einer Vorspannung des Zugankers 16 sprechen.
  • Vor Beginn des eigentlichen Arbeitshubs läßt sich nun der Pressenstößel P mittels des Stellzylinders 3 zur Anlage mit dem Werkstück 5 bringen. In dieser Position kann jetzt der Arbeitshub eingeleitet werden, wobei ein erstes steuerbares Ventil 17 in die andere Stellung ge­bracht wird, wodurch die Druckleitung 18 unterbrochen wird. Daraufhin kann ein steuerbares Servoventil 19 mittels einer Steuerung S geöffnet werden, so daß ein Druckabfall im Zylinderraum 14 auftritt. Entsprechend diesem Druckabfall bewegt sich nun der Pressenstößel P nach unten. Dabei tritt eine dem Preßdruck entsprechen­de Gegenkraft am Werkstück auf, die zur Folge hat, daß der Zuganker 16 trotz Druckabfall in der Zylinderkammer 14 weiterhin unverändert vorgespannt bleibt. Am Ende des Arbeitsganges werden die Ventile 17, 19 wieder in die dargestellte Stellung gebracht, so daß im Zylinder­raum 14 wieder der gleiche Druck ansteht, wie im Zylin­derraum 13. Der Zuganker 16 bleibt damit auch am Ende des Arbeitshubs vorgespannt.
  • Die Steuerung S läßt sich über eine Tastatur 20 bedie­nen und steht mit einem Schreib-Lesespeicher 21 in Verbindung. Im Speicher 21 können Daten für unter­schiedliche Pressenprogramme abgelegt sein, auf die die Steuerung S zugreifen kann, je nach Bedienung über die Tastatur 20. Die Steuerung von Servoventilen ist jedoch allgemeiner Stand der Technik, weshalb eine detaillier­te Ausführung der Steuerung hier nicht angegeben wird.
  • In Figur 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiels im Prinzip dargestellt. Hier besitzt die Kolbenstange K an ihren beiden Enden Kolben 22, 23, die in am Pressenge­stellt montierte Zylinder 24, 25 eingreifen. Die da­durch gebildeten Zylinderräume 13, 14 entsprechen in ihrer Funktion den mit gleichen Bezugszeichen in Figur 1 bezeichneten Zylinderräumen 13, 14. Das obere Teil der Presse 26 ist mit dem unteren Teil der Presse 27 über Säulen oder Zuganker oder dergleichen verbunden, die jedoch in Figur 2 nicht dargestellt sind.
  • Figur 3 zeigt eine erste bevorzugte Ausführungsform der Presse in detaillierterer Darstellung.
  • Der Pressenstößel P befindet sich hier in der oberen Ausgangsposition. Sämtliche Steuerventile 28, 29 und 30 befinden sich in Schaltstellung 0 und die Zylinderräume 13, 14 sind mit Druck der Druckmittelquelle 15 beauf­schlagt. Die Druckmittelquelle 15 ist zu diesem Zweck über Druckleitungen 31, 32 und über Längsbohrungen 33, 34, die in den Zugankern 35, 36 verlaufen, mit den Zy­linderräumen 13, 15 hydraulisch verbunden. Im Bereich der Zylinderräume 13, 14 sind hierzu noch Querbohrungen 37, 38 vorgesehen, die zu den Zylinderräumen 13, 14 führen.
  • Im bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Kolbenstan­gen K1 röhrenförmig ausgebildet und umschließen die Zuganker 35, 36, die die Säulen der Presse bilden kön­nen. An dem oberen Zylinderraum 13 bildet der Kolben K1 eine ringförmige Kolbenfläche 39, die dem als Ringraum ausgebildeten Zylinderraum 13 zugewandt ist. Am unteren Ende der Kolbenstange K1 ist eine gleichgroße Kolben­fläche 40 ausgebildet, die dem als Ringraum ausgebilde­ten Zylinderraum 14 zugewandt ist.
  • Die unteren Zylinderräume 14 sind über Durchgangsboh­rungen 41 und Druckleitungen 42 miteinander verbunden, so daß in der dargestellten Pressenstellung in sämtli­ chen Zylinderräumen 13, 14 der gleiche Druck herrscht. Der Pressenstößel P läßt sich in diesem Zustand ohne großen Kraftaufwand mittels des Stellzylinders 3 nach unten in die Arbeitspositon bringen, die in Figur 4 dargestellt ist.
  • Zur Einleitung des Arbeitshubs wird gemäß Figur 4 eine Umschaltung der steuerbaren Ventile 28, 29 vorgenommen, so daß sich diese aus der Stellung 0 in die in Figur 4 dargestellte Stellung 1 ändern. Dadurch wird bewirkt, daß durch Druck in der dem Ventil 29 nachgeschalteten Druckleitung 43 schaltbare Kolbenventile 44 aus der Stellung gemäß Figur 3 in die Stellung gemäß Figur 4 gebracht werden. Dadurch wird die Verbindung zwischen den unteren Zylinderäumen 14 zu den oberen Zylinderräu­men 13 unterbrochen, da mit dem Kolbenventil 44 die je­weils zugeordnete Längsbohrung 33 bzw. 34 abgesperrt wird. Über das steuerbare Ventil 28 läßt sich nun defi­niert Druck in den unteren Zylinderräumen 14 abbauen, wobei Druckmittel über die Leitungen 42 und 45 in einen Tank 46 abfließt. Das Ventil 28 kann dabei definiert geöffnet und geschlossen werden, wodurch eine definier­te Druckreduzierung in den Zylinderräumen 14 und damit eine gesteuerte Einleitung des Arbeitshubs erfolgen kann. Während des Arbeitshubs stützt sich der Pressen­stößel am Werkstück 5 ab, daß die dadurch entstehenden Reaktionskräfte weiterhin die Vorspannung in den Zugan­kern 35, 36 aufrechterhalten.
  • In Figur 5 ist die Position des Pressenstößels P bei Beendigung des Arbeitshubs dargestellt. Exakt in dieser Position werden die Ventile 28, 29 wieder in die Stel­lung 0 gebracht, so daß sich die Kolbenventile 44 wie­der öffnen und der Druck in den unteren Zylinderräumen 14 wieder dem Druck der oberen Zylinderräume 13 gleich ist. Die ständige Vorspannung der Zuganker 35, 36 bleibt damit erhalten.
  • Das Ventil 30 kann nun in die Stellung 2 gebracht wer­den, so daß ein Druckanstieg im Druckraum 8 auftritt und der Kolben 47 des Stellzylinders 3 in die Position gemäß Figur 3 gebracht wird. Damit ist ein Arbeitszyk­lus abgeschlossen und es können weitere Zyklen in ent­sprechender Weise folgen, wobei stets die Spannung der Presse aufrechterhalten bleibt. Diese Funktion kann als gleichbleibende, dynamische Vorspannung bezeichnet werden.
  • In Figur 6 ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem die Preßkraft separat in jedem unteren Zylinderraum 14 regelbar ist. Zu diesem Zweck sind Druckventile 50, 51 vorgsehen, die separat von der Steuerung S betätig­bar sind. Diese besonders bevorzugte Ausführungsform ist insbesondere dann von großem Vorteil, wenn außer­mittige (exzentrische) Belastungen auftreten, wie dies bei einem exzentrisch angeordneten Werkzeug 54 der Fall ist. Eine solche exzentrische Belastung löst ohne Kräf­teausgleich in den Zylinderräumen eine Schrägstellung des Pressenstößels P aus. Dieser kann mittels geeigne­ten Sensoren durch Winkelmeßung oder Differenz-Wege­meßung ermittelt werden. Derartige Meßverfahren zur Be­stimmung von Winkeln oder Wegstrecken sind allgemeiner Stand der Technik, weshalb eine diesbezügliche Be­schreibung hier nicht erfolgt. Wesentlich ist jedoch, daß in Abhängigkeit von den ermittelten Sensorwerten die Steuerung S die Druckventile 50, 51 so steuert, daß in den unteren Zylinderräumen 14 unterschiedliche Drücke beim Arbeitshub realisiert werden, mit denen die Schrägstellung des Pressenstößels P minimiert wird. Die Meßung der Schrägstellung des Pressenstößels P erfolgt mittels zweier Sensoren 52, 53, deren Sensorsignale der Steuerung S zugeführt werden. Als Sensoren 52, 53 kön­nen dabei vier Linearweggeber verwendet werden.
  • Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, daß bei der erfindungsgemäßen Presse während des Arbeitshubs die unteren Zylinderräume 14 eine sehr geringe Höhe be­sitzen, die am Arbeitshubende ihren minimalen Wert - beispielsweise im Millimeterbereich - erreicht. Dies ist auch aus der Darstellung von Figur 5 ersichtlich. In dieser Position (Arbeitshubende) liegen die Kolben­stangen K1 an einem Festanschlag F (Figur 5) an. Durch die Minimierung der Zylinderräume 14 werden sehr gute Regeleigenschaften und eine wirksame Schnittschlagdämp­fung erzielt.
  • In Figur 7 ist eine Verstelleinrichtung 55 gezeigt, mit der sich der Pressenstößel P entlang der Kolbenstangen K1 längsverschieben läßt. Zu diesem Zweck sind am obe­ren Ende der rohrförmigen Kolbenstangen K1 jeweils Ge­winde 56 ausgebildet, auf die eine Verstellmutter 57 aufgeschraubt ist. Die Verstellmuttern besitzten ange­formte Flansche 58, die in entsprechende Nuten 59 am Pressenoberteil 60 eingreifen. Durch Verstellen der Verstellmuttern 57 läßt sich das Pressenoberteil 60 und damit der Pressenstößel P beispielsweise in die beiden dargestellten Positionen P1, P2 bringen.
  • In Figur 8 und Figur 9 sind jeweils drei Pressen der erfindungsgemäßen Art dargestellt, die anstelle separa­ter Stellzylinder eine gemeinsame Eilzustellvorrichtung 61 haben. In Figur 8 befindet sich diese in der oberen Stellung, während in Figur 9 die untere Stellung darge­stellt ist, in welcher der Arbeitshub wie zuvor be­schrieben eingeleitet werden kann.

Claims (12)

1. Hydraulische Presse mit mehreren Säulen, mit einem Pressenstößel (P), der mittels eines Stellzylinders (3) in eine Arbeitsposition vertikal bewegbar ist, wobei der Pressenstößel (P) mit vertikal verlaufenden Kolben­stangen (K, K1) verbunden ist, die jeweils an ihren beiden Enden in Zylinderräume (13, 14) ragen, in denen zur Erzeugung einer Vorspannung Druckkräfte aufgebaut werden, die entgegengesetzt an den Enden der Kolben­stangen (K, K1) wirksam sind und wobei zur Einleitung des Arbeitshubs einseitig eine Druckentlastung vorge­nommen wird, dadurch gekennzeich­net, daß Kolbenstangen (K, K1) jeweils an ihren bei­den Enden Kolbenflächen (11, 12; 39, 40) besitzen, und daß die beiden einer Kolbenstange (K; K1) zugeordneten Zylinderräume (13, 14) jeweils über eine Säule oder ei­nen entsprechenden Zuganker (35, 36) starr miteinander verbunden sind.
2. Presse nach Anspruch 1, dadurch gekenn­zeichnet, daß die Kolbenflächen (11, 12; 39, 40) gleichgroß sind, daß die Zylinderräume (13, 14) an ei­nen gemeinsamen Druckerzeuger (15) angeschlossen sind, und daß der Druck in den unteren Zylinderräumen (14) gegenüber dem Druck der oberen Zylinderräume (13) ab­senkbar ist.
3. Presse nach einem der Ansprüche 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß die Kolben­stangen (K1) die als Zuganker (35, 36) ausgebildeten Säulen röhrenförmig umschließen und ringförmige Kolben­flächen (39, 40) haben, und daß die Zylinderräume (13,
14) an den Enden der Säulen befindliche Ringräume bilden.
4. Presse nach Anspruch 3, dadurch gekenn­zeichnet, daß in jeder Säule bzw. in jedem Zug­anker (35, 36) eine mittels eines steuerbaren Ventils (44) absperrbare Längsbohrung (33, 34) verläuft, die über an beiden Enden der Säulen bzw. Zuganker (35, 36) befindliche Querbohrungen (37, 38) den oberen mit den unteren Zylinderraum (13, 14) verbindet.
5. Presse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die un­teren Zylinderräume mittels eines steuerbaren Servoven­tils (19, 28) druckentlastbar sind.
6. Presse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für je­den Kolben (K1) an einem seiner beiden Zylinderräume (14) eine individuelle Reduzierung der Druckkraft in Abhängigkeit von einer exzentrischen Belastung des Stö­ßels (P) während des Arbeitshubs erfolgt, die einer Schrägstellung des Pressenstößels (P) entgegenwirkt.
7. Presse nach Anspruch 6, dadurch gekenn­zeichnet, daß die individuelle Reduzierung der Druckkraft mittels gesteuerter Druckventile (50, 51) erfolgt, die von einer Steuerung (S) betätigt werden, die mittels Sensoren (52, 53) die bei Belastung auftre­tende Schrägstellung des Pressenstößels (P) ermittelt.
8. Presse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mittels einer Verstelleinrichtung (55) der maximale Abstand zwischen Stößel (P) und Pressenunterteil (6) mechanisch einstellbar ist.
9. Presse nach Anspruch 8, dadurch gekenn­zeichnet, daß als Verstelleinrichtung (55) auf die mit jeweils einem Außengewinde (56) versehenen Kol­benstangen (K1) von oben eine Verstellmutter (57) auf­geschraubt ist, die mit einem Halteflansch (58) in eine Ringnut (59) des Pressenoberteils (60) eingreift.
10. Presse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Pressen nebeneinander angeordnet und mit einer oberen gemeinsamen Eilzustellvorrichtung (61) gekoppelt sind.
11. Presse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am Ende des Arbeitshubs die Zylinderräume (14) in denen eine Druckreduzierung während des Arbeithubs erfolgt, einen im Millimeterbereich liegenden Minimalwert erreicht, und daß die Kolbenstangen (K, K1) am Arbeitshubende an einem Festanschlag anliegen.
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