EP1862715A1 - Pressvorrichtung - Google Patents

Abstract

Pressvorrichtung (1) zur relativen axialen Verschiebung zweier koaxial zueinander angeordneter und nur mittels hohem Pressdruck gegeneinander verschiebbarer Teile, wie beispielsweise Spannzangen oder -hülsen, in entsprechende Bohrungen von Werkzeug- bzw. Spannzangenhaltern. Die Vorrichtung besitzt ein die zu pressenden Teile koaxial umfassende äusseres Gehäuse (1,2), welches entlang einer Axialebene aufklappbar ist. In das Gehäuse (1,2) sind Einschubhälften (6,7,8) einsetzbar, die jeweils zwei feste Platten (6,7) mit Eingriffkanten für den Eingriff an einem der zu pressenden Teile und eine axial bewegliche Pressplatte (8) mit einer Eingriffkante für den Eingriff an dem zweiten zu pressenden Teil umfassen.

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft eine Pressvorrichtung zur relativen axialen Verschiebung zweier koaxial zueinander angeordneter und nur mittels hohem Pressdruck gegeneinander verschiebbarer Teile mit einem die zu verpressenden Teile koaxial umfassenden Gehäuse, welches im geschlossenen Zustand mindestens eine koaxiale ringförmige Eingriffkante für den Eingriff an einem der zu pressenden Teile, eine im Inneren des Gehäuses axial verschiebbare Pressplatte mit einer koaxialen ringförmigen Eingriffkante für den Eingriff an dem zweiten zu pressenden Teil und einer Anzahl von ringförmig in gleichen Winkelabständen zwischen dem Gehäuse und der Pressplatte angeordneten Druckzylindern.
• Pressvorgänge dieser Art kommen beispielsweise beim Verpressen von Rohrenden oder Wellenverbindungen zur Anwendung. Hohe Pressdrücke werden benötigt, weil die Reibung einer engen Passung überwunden und in vielen Fällen eine zusätzliche Materialverformung bewirkt werden muss. Ein typisches Beispiel ist das Einpressen und Auspressen von Spannzangen oder -hülsen in entsprechende Werkzeug- bzw. Spannzangenhalter in Werkzeugmaschinen.
• Für bestimmte Ausführungsformen von Werkzeugaufnahmen, insbesondere solche mit geringer oder ohne Konizität von Spannzange und Aufnahmekonus, wie sie für Maschinen mit sehr hohen Drehzahlen bevorzugt werden, können die Spannzangen oder -hülsen mit dem eingesetzten Werkzeugschaft nicht ohne weiteres in die Aufnahme des Spannzangenhalters eingeführt und mit einer Spannmutter fixiert oder umgekehrt nach Lösen der Spannmutter wieder entnommen werden, sondern müssen mit hohem Druck ein- und auch wieder ausgepresst werden. Für dieses Ein- und Auspressen gibt es verschiedene Lösungen, die aber mit Nachteilen behaftet sind.
• Eine Pressvorrichtung, die diese Aufgaben erfüllt ist in der CH-A-0862/03 beschrieben. Allerdings ist diese bekannte Vorrichtung jeweils nur für eine Werkzeuggrösse geeignet, d.h. für unterschiedliche Werkzeuggrössen sind mehrere Vorrichtungen nötig. Ein weiteres Problem bei der bekannten Vorrichtung besteht darin, dass der erforderliche Pressdruck nicht ohne weiteres einstellbar ist.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Pressvorrichtung zu schaffen, die unterschiedliche Werkzeug- oder Werkstückgrössen aufnehmen kann und mit jeweils angepassten Drücken ein- oder auspressen kann.
• Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe gelöst durch eine Pressvorrichtung der eingangs erwähnten Art, die sich auszeichnet durch ein äusseres Gehäuse und einen in dieses einsetzbaren Einschub aus mindestens teilweise trennbaren Schalen, die jeweils zwei feste Platten mit Eingriffkanten für den Eingriff an einem der zu pressenden Teile und eine axial bewegliche Pressplatte mit einer Eingriffkante für den Eingriff an dem zweiten zu pressenden Teil umfassen.
• Im folgenden wird anhand der beiliegenden Zeichnungen eine Ein- und Auspressvorrichtung für Flachkonus-Spannzangen als bevorzugte Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Es zeigen

Fig. 1

eine perspektivische Darstellung einer Pressvorrichtung im geöffneten Zustand

Fig. 2

eine entsprechende Darstellung des äusseren Gehäuses einer Pressvorrichtung ohne eingesetzten Einschub

Fig. 3

eine entsprechende Darstellung des äusseren Gehäuses einer Pressvorrichtung ohne eingesetzten Einschub mit einer Darstellung der Anordnung von Druckzylindern

Fig. 4

eine perspektivische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform eines Einschubs, teilweise im Schnitt

Fig. 5

die in Fig. 4 gezeigte Ausführungsform aus einer anderen Richtung und anders geschnitten

Fig. 6

die in Fig. 4 gezeigte Ausführungsform für hohen Pressdruck

Fig. 7

die in Fig. 4 gezeigte Ausführungsform für niedrigen Pressdruck

Fig. 8

eine andere bevorzugte Ausführungsform eines Einschubs

Fig. 9

die in Fig. 8 gezeigte Ausführungsform für niedrigeren Pressdruck

Fig. 10

eine weitere bevorzugte Ausführungsform eines Einschubs

Fig. 11

eine Draufsicht auf die Anordnung gemäss Fig. 10

Fig. 12

eine Draufsicht auf die Anordnung gemäss Fig. 4

Fig. 13

eine Draufsicht auf eine alternative Ausführungsform

Fig. 14

eine Draufsicht auf die Pressvorrichtung mit der Hydraulikzuführung im Schnitt

Fig. 15

eine perspektivische Ansicht des Scharniers des äusseren Gehäuses

Fig. 16

das in Fig. 15 gezeigte Scharnier teilweise geschnitten

Fig. 17

ein Zuleitungsschema zu den Druckzylindern

Fig. 18, 19

weitere Möglichkeiten der Pressdruckanpassung.

• Fig. 1 zeigt die wesentlichen Teile einer Pressvorrichtung nach der Erfindung, wobei Einzelheiten wie Scharnier, Verschluss, Hydraulikleitungen etc. in dieser Darstellung der Übersicht halber weggelassen sind. Ein äusseres Gehäuse 1 besteht aus zwei gegeneinander um eine Verbindungsachse drehbare Halbschalen 2, die jeweils aus einem Oberteil 3 und einer starr mit diesem verbundenen Bodenteil 4 bestehen. Jede Halbschale weist eine Ausnehmung 5 auf, in welcher ein Einschub aus einer unteren festen Platte 6, einer oberen festen Platte 7 und einer zwischen den beiden festen Platten verschiebbaren Pressplatte 8 eingesetzt ist. Die beiden Einschübe in den Halbschalen bilden zusammen eine Wechselbackenanordnung, welche eingesetzte Werkzeug- oder Werkstückteile vollständig umfasst, wenn die beiden Halbschalen des Gehäuses geschlossen sind. In der folgenden Beschreibung werden die Einschübe in den Halbschalen deshalb als Einschubhälften bezeichnet.
• Aus der in Fig. 2 gezeigten Darstellung einer Halbschale 2 des äusseren Gehäuses ohne Einschub ist ersichtlich, dass die Ausnehmung 5 eine halbzylindrische Form besitzt. Fig. 3 ist eine Darstellung einer Halbschale 2 des äusseren Gehäuses, in der zusätzlich noch vier Druckzylinder 9 sichtbar sind, die im Körper der Halbschale oberhalb der Ausnehmung angeordnet sind.
• In den folgenden Darstellungen der Fig. 4-10 sind jeweils eine Einschubhälfte und die Kolben 10 der oberhalb im äusseren Gehäuse angeordneten Druckzylinder 9 gezeigt. Jede Einschubhälfte besteht, wie erwähnt, aus zwei festen Platten 6,7 und einer durch die Druckkolben 10 dazwischen verschiebbaren Pressplatte 8. Durch Rückstellfedern 11 zwischen der unteren festen Platte 6 und der Pressplatte 8 wird die Pressplatte 8 gegen die obere feste Platte 7 gedrückt, wenn die Druckzylinder nicht durch die Hydraulik mit Druck beaufschlagt sind. Die Druckkolben befinden sich in diesem Ausgangs- oder Ruhezustand in ihrer obersten Position, in der sie mit der Oberseite der oberen festen Platte 7, bzw. mit der oberen Wand der Ausnehmung 5 bündig sind. In diesem Zustand kann die Einschubhälfte aus der Ausnehmung entnommen werden.
• Die beiden festen Platten sind untereinander mittels Führungsstiften 20 miteinander verbunden, durch welche die bewegliche Pressplatte geführt wird. Die Einschubhälften bilden somit eine als Ganzes in die Gehäuseausnehmung einsetzbare und aus ihr entnehmbare Einheit.
• Wie Fig. 4 zeigt, besitzt die obere feste Platte 7 eine Eingriffkante 12, die für das Auspressen einer Spannzange aus einem Halter in eine entsprechende Nut oder einen Absatz des Spannzangenhalters eingreift. Die untere feste Platte 6 besitzt eine entsprechende Eingriffkante 13 für den Eingriff in den Spannzangenhalter für den Einpressvorgang. Die beiden Eingriffkanten der festen Platten sind im Querschnitt etwa rechteckig geformt, d.h. ihre Flanken liegen in zur Vorrichtungsachse senkrechten Ebenen. Die verschiebbare Pressplatte 8 besitzt eine Eingriffkante 14 für den Eingriff in eine entsprechende Nut einer Spannzange. Diese Eingriffkante 14 besitzt wegen der entsprechenden Eingriffsflächen der Spannzangen im Unterschied zu denjenigen der festen Platten konische Flanken.
• Wie in Fig. 5 gezeigt besitzt die Pressplatte 8 einstückig angeformte Bolzen 15, die sich durch entsprechende Bohrungen 16 der oberen festen Platte 7 bis zu den Druckkolben erstrecken. Je nach dem auszuübenden Druck auf die Pressplatte können bei einzelnen Bohrungen in der oberen festen Platte 7 auch Bolzen fehlen, wie im Fall der rechts daneben gezeigten Bohrung.
• Anstelle der einstückig an der Pressplatte angeformten Bolzen 15 können, wie in den Fig. 6 und 7 gezeigt, eingedrehte, oder gemäss Fig. 8-10 mit einem Absatz versehene Bolzen 17 in die Bohrungen der oberen Platte eingesetzt sein. Die Fig. 6 und 8 zeigen eingesetzte Bolzen in jeweils beiden im Schnitt sichtbaren Bohrungen und damit die Anordnung für eine höhere Druckübertragung auf die Pressplatte. Die Fig. 7 und 9 hingegen zeigen einen Bolzen nur in jeweils einer von zwei Bohrungen und damit eine Anordnung zur Übertragung von niedrigerem Druck auf die Pressplatte.
• Fig. 10 zeigt eine weitere Variante, wie je nach Bedarf die Druckübertragung unterschiedlich erfolgen kann. Die Druckkolben bestehen aus einem inneren Kolben 18 und einem diesen koaxial umschliessenden äusseren Kolben 19, in der Art einer teleskopischen Anordnung. Je nachdem, ob der den zur Pressplatte führende Bolzen dem Durchmesser des inneren oder des äusseren Kolbens entspricht, wird entweder der ganze oder nur ein Teil des im Zylinder aufgebauten Drucks auf die Pressplatte übertragen. Anstatt in zwei kann der Kolben auch in mehrere koaxiale Kolben aufgeteilt werden, um die Druckübertragung noch weiter zu unterteilen.
• Mit den vorstehend beschriebenen und in Fig. 10 gezeigten Koaxialkolben besteht die Möglichkeit, pro Halbschale nur zwei Druckzylinder anzuordnen, wie dies in der Draufsicht der Fig. 11 gezeigt ist. Die beiden Druckzylinder sind, wie Fig. 11 ebenfalls zeigt, nicht gleichmässig über den Halbkreis verteilt, also unter einem Winkel von 60°, angeordnet, sondern näher zur Trennebene zwischen den beiden Vorrichtungshälften verschoben. Dadurch wird erreicht, dass die Kippwirkung beim Pressen verringert wird.
• Die Fig. 12 und 13 zeigen ebenfalls die Anordnung der Druckzylinder in ungleichmässiger Verteilung. Die vier abgesetzten Bolzen der in Fig. 8 dargestellten Ausführungsform einer Einschubhälfte sind, wie in Fig. 12 gezeigt, zur Trennebene hin verschoben. Fig. 13 zeigt eine Ausführungsform mit sechs Bolzen 16 pro Einschubhälfte, die ebenfalls zur Trennebene hin verschoben sind, um die Kippwirkung zu verringern.
• Mit den beschriebenen Anordnungen ergeben sich, wie zum Teil schon erwähnt, verschiedene Möglichkeiten, den Pressdruck zu variieren. Es können einer oder mehrere Bolzen fehlen und somit die entsprechenden Kolben ins Leere drücken. Alternativ können, wie in Fig. 18 gezeigt, in der oberen festen Platte entsprechende Bohrungen fehlen. Dadurch drücken die entsprechenden Kolben auf die feste Platte anstatt auf die Pressplatte. Oder es können, wie in Fig. 19 gezeigt, Bohrungen auch in der Pressplatte vorgesehen sein, so dass die Kolben auf die untere feste Platte anstatt auf die Pressplatte drücken.
• Eine andere Möglichkeit besteht darin, mittels Betätigungsstiften 21 beim Einsetzen der jeweiligen Einschubhälfte Steuerventile in den Hydraulikzuleitungen zu schliessen und dadurch einzelnen Druckzylinder auszuschalten. In Fig. 17 sind verschiedene Möglichkeiten der Steuerung der Druckzylinder schematisch dargestellt. Der Hydraulikdruck wird mit einer Handpumpe 26 erzeugt und zu den beiden Halbschalen 2 der Vorrichtung geleitet.
• In der oberen Halbschale ist eine Variante gezeigt, bei der zwei Ventile 27 vorgesehen sind, welche beim Einsetzen eines Einschubs durch die Betätigungsstifte 21 geöffnet bzw. geschlossen werden. Sind beide Ventile geschlossen, werden nur die beiden mittleren Druckzylinder mit Druck beaufschlagt und die niedrigste Druckstufe auf die Pressplatte 8 erzeugt. Ist das linke Ventil geöffnet und das rechte geschlossen, so wird zusätzlich der obere Druckzylinder mit Druck beaufschlagt und somit ein erhöhter Druck auf die Pressplatte 8 bewirkt. Sind schliesslich beide Ventile geöffnet, so sind alle fünf Druckzylinder aktiv.
• In der unteren Halbschale ist eine Variante gezeigt, bei der nur ein Ventil 27 vorgesehen ist. Ist dieses Ventil geschlossen, so werden nur die beiden mittleren Druckzylinder mit Druck beaufschlagt und ein geringerer druck auf die Pressplatte bewirkt. Wenn das Ventil durch das Einsetzen eines Einschubs geöffnet wird, werden alle Druckzylinder aktiv und die Pressplatte mit höherem Druck versehen.
• Um die Gefahr eines Bruchs eines Ölschlauchs zu vermeiden, sind die Hydraulikzuleitungen zwischen den beiden Halbschalen der Vorrichtung in das sie verbindende Scharnier 23 integriert. In Fig. 14 ist der Hydraulikanschluss an einer der beiden Halbschalen gezeigt. Dieser Hydraulikanschluss dient gleichzeitig als Drehgelenk für die Drehung der Vorrichtung um 180° für den Wechsel zwischen Ein- und Auspressen. Zu diesem Zweck ist im Hydraulikanschluss ein Lager 28 vorgesehen.
• Das Scharnier 23 besteht, wie Fig. 15 zeigt aus zwei ineinander greifende und durch einen Bolzen 24 verbundene Blöcke 25. In Fig. 16 sind Teile der Blöcke geschnitten gezeigt. In den Blöcken sind vom Bolzen 24 nach aussen führende Bohrungen 28 vorgesehen, die an ihrem äusseren Ende durch eine Schraube verschlossen sind. Sie stehen mit den Hydraulikzuleitungen zu den Druckzylindern im Inneren der Gehäusehälften in Verbindung. Die Verbindung zwischen den beiden Bohrungen in den beiden Blöcken 25 erfolgt über eine nach aussen abgedichtete Ausnehmung 29 im Verbindungsbolzen 24.

Claims (6)

1. Pressvorrichtung zur relativen axialen Verschiebung zweier koaxial zueinander angeordneter und nur mittels hohem Pressdruck gegeneinander verschiebbarer Teile mit einem die zu pressenden Teile koaxial umfassenden Gehäuse, welches im geschlossenen Zustand mindestens eine koaxiale ringförmige Eingriffkante für den Eingriff an einem der zu pressenden Teile, eine im Inneren des Gehäuses axial verschiebbare Pressplatte mit einer koaxialen ringförmigen Eingriffkante für den Eingriff an dem zweiten zu pressenden Teil und einer Anzahl von ringförmig angeordneten Druckzylindern, gekennzeichnet durch ein äusseres, entlang einer Axialebene aufklappbares Gehäuse und in dieses einsetzbare Einschubhälften, die jeweils zwei feste Platten mit Eingriffkanten für den Eingriff an einem der zu pressenden Teile und eine axial bewegliche Pressplatte mit einer Eingriffkante für den Eingriff an dem zweiten zu pressenden Teil umfassen.
2. Pressvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Einschubhälftenpaare unterschiedlicher Grösse für das Pressen unterschiedlich grosser Teile vorgesehen sind.
3. Pressvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung unterschiedlicher Pressdrücke die Wirkung der Druckzylinder selektiv gesteuert wird.
4. Pressvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur selektiven Steuerung der Druckzylinder Ventile vorgesehen sind, welche beim Einsetzen der Einschubhälften betätigt werden.
5. Pressvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei einzelnen Einschüben Druckübertragungselemente zur Pressplatte fehlen.
6. Pressvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verteilung der Druckzylinder ungleichmässig und zur Trennebene zwischen den Halbschalen hin verschoben ist.

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