EP3664998B1

EP3664998B1 - Presse

Info

Publication number: EP3664998B1
Application number: EP19728064.7A
Authority: EP
Inventors: Andreas Leo Meyer
Original assignee: Gebrueder Schmidt Fabrik fuer Feinmechanik GmbH and Co KG
Current assignee: Gebrueder Schmidt Fabrik fuer Feinmechanik GmbH and Co KG
Priority date: 2018-06-12
Filing date: 2019-06-03
Publication date: 2023-10-25
Anticipated expiration: 2039-06-03
Also published as: EP3664998C0; JP2021506595A; DE102018114029B3; CN111511538B; EP3664998A1; US11465381B2; US20200269537A1; CN111511538A; WO2019238459A1; JP7036940B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Presse, welche vorzugsweise als Fügepresse verwendet wird.
Gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 betrifft die vorliegende Erfindung eine Presse, die folgende Bauteile aufweist: (i) einen Antriebsstrang, der einen Motor, einen Pressstößel sowie einen Spindelantrieb mit einer Spindel und einer Spindelmutter aufweist; und (ii) ein Gehäuse, welches eine erste Grundplatte, eine zweite Grund-platte und mindestens drei dazwischen angeordnete Säulen aufweist, die die beiden Grundplatten miteinander verbinden und auf Abstand zueinander halten, wobei in der ersten Grundplatte eine erste Öffnung und in der zweiten Grundplatte eine zweite Öffnung angeordnet ist, wobei zumindest ein Teil des Motors auf einer von den Säulen abgewandten ersten Seite der ersten Grundplatte angeordnet ist und zumindest ein Teil des Pressstößels auf einer von den Säulen abgewandten zweiten Seite der zweiten Grundplatte angeordnet ist, und wobei der Motor und der Pressstößel durch die erste und die zweite Öffnung hindurch miteinander verbunden sind, wobei der Spindelantrieb ein von dem Motor rotatorisch angetriebenes Bauteil und ein mit dem rotatorisch angetriebenen Bauteil gekoppeltes, translatorisch bewegtes Bauteil aufweist, wobei entweder (i) die Spindel das rotatorisch angetriebene Bauteil und die Spindelmutter das translatorisch bewegte Bauteil ist oder (ii) die Spindel das translatorisch bewegte Bauteil und die Spindelmutter das rotatorisch angetriebene Bauteil ist.
Eine als Tabletten-Presse ausgestaltete Presse, welche die Grundlage für den Oberbegriff des Anspruchs 1 bildet, ist aus der WO 2017/068375 A1 bekannt.
Press- und Fügevorgänge sind ein wichtiger Bestandteil der modernen Montagetechnik. Für solche Anwendungen stehen eine Vielzahl von unterschiedlichen, bereits bekannten Presssystemen zur Verfügung. Neben pneumatischen sowie hydraulischen Presssystemen nehmen Servo-Presssysteme (nachfolgend "Servopressen" genannt) einen zunehmenden Anteil ein.
Bei Servopressen werden mit Hilfe eines regelbaren Motors das Drehmoment, die Geschwindigkeit sowie die Weginformation auf mechanische Bauteile übertragen. Diese mechanischen Bauteile innerhalb des Antriebsstranges können zum Beispiel einen Zahnstangenantrieb oder einen Spindelantrieb (Trapez-, Kugel-, Rollen- oder Planetenrollengewindetrieb) aufweisen. Hierbei wird die Drehbewegung des Motors (zum Beispiel Elektromotor) in eine Linearbewegung umgesetzt. Die Höhe des Motor-Drehmoments bestimmt die Vorschubkraft (Presskraft) der Linearbewegung.
Um diese Presskraft aufnehmen zu können, benötigt jedes dieser Presssysteme ein Gehäuse. In diesem Gehäuse werden üblicherweise Lagerungen eingebracht, welche die von den mechanischen Bauteilen erzeugten Axialkräfte aufnehmen. Vorteilhaft für Pressprozesse ist es, wenn die Gehäuse eine hohe Steifigkeit aufweisen. Eine hohe Gehäusesteifigkeit ist Voraussetzung für genaue, reproduzierbare Pressvorgänge.
In vielen Fällen wird für das Gehäuse ein Aluminium-Strangpressprofil verwendet. Solche Strangpressprofile können kostengünstig und funktional ausgebildet werden. Nachteilig bei Aluminium-Strangpressprofilen ist allerdings der relativ geringe E-Modul (E-Modul ca. 70.000 N/m²).
Gehäuseprofile aus Stahl weisen hingegen einen größeren E-Modul (ca. 210.000 N/m²) als Aluminium auf, beschränken sich zum größten Teil jedoch auf normierte Rundrohre. Dies schränkt die konstruktive Ausgestaltungsmöglichkeit erheblich ein. Ein weiteres Problem bei Stahlrohren ist das Anbringen der üblicherweise endseitig angeordneten Lagerplatten. Hier muss eine Verbindung mit hoher Festigkeit realisiert werden. Häufig werden Stahlplatten an die Enden der Stahlrohre geschweißt. Dies birgt jedoch die Gefahr des Verzugs der Lagerplatten bzw. der Stahlrohre. Eine weitere Endbearbeitung gestaltet sich oft schwierig und ist zudem kostenintensiv.
Ein weiterer, sich häufig ergebender Nachteil bei Pressengehäusen ist die Tatsache, dass bei Verwendung eines geschlossenen Gehäuses die Zugänglichkeit zu den innenliegenden Bauteilen, also bspw. zu Teilen des Antriebsstranges, nahezu nicht gegeben ist.
Häufig ist es zudem notwendig, dass Teile des Antriebsstranges am Gehäuse gegen Verdrehung abgesichert werden. Bei geschlossenen Gehäuseformen wie bei Aluminium-Strangpressprofilen oder Stahlrohren ist es technisch sehr aufwändig, Verdrehsicherungsmaßnahmen im Innenraum des Pressengehäuses vorzusehen. Aus diesem Grund wird häufig ein Schlitz parallel zur Mittel- bzw. Längsachse des Pressengehäuses in dessen Außenhülle eingebracht. Dieser Schlitz kann als Verdrehsicherung und gleichzeitig als Linearführung für Teile des Antriebsstranges genutzt werden. Nachteilig beim Einbringen eines solchen Schlitzes in die Außenhülle des Pressengehäuses ist jedoch, dass dadurch die Torsionssteifigkeit der Gehäusestruktur deutlich vermindert wird.
Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Presse mit einem verbesserten Gehäuseaufbau bereitzustellen, der die oben genannten Nachteile überwindet. Dabei ist es insbesondere eine Aufgabe eine Gehäusestruktur mit einer hohen Festigkeit und einer hohen Torsionssteifigkeit bereitzustellen, wobei gleichzeitig der Zugang zum Innenraum des Gehäuses erleichtert ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Presse der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass das translatorisch bewegte Bauteil an zumindest einer der mindestens drei Säulen mithilfe einer Führung translatorisch geführt und gegen Rotation gesichert ist, wobei die Führung ein Lager mit zwei Laufrollen aufweist, die dazu eingerichtet sind, an der zumindest einen der mindestens drei Säulen abzurollen, wobei die beiden Laufrollen jeweils mit dem translatorisch bewegten Bauteil verbunden sind.
Durch die säulenartige Konstruktion lässt sich ein Gehäuse mit sehr hoher Steifigkeit und gleichzeitig hoher Torsionssteifigkeit herstellen. Der Zwischenraum zwischen den Säulen erlaubt eine einfache Zugänglichkeit zu dem Antriebsstrang, welcher zumindest zu großen Teilen zwischen den Säulen angeordnet ist bzw. von den Säulen umgeben wird. Reparaturen oder ein Austausch von Teilen des Antriebsstranges können daher sehr einfach bewerkstelligt werden. Die hohe Steifigkeit und Torsionsfestigkeit des Gehäuses ermöglicht sehr genaue und reproduzierbare Pressvorgänge.
Nicht zu verwechseln ist der erfindungsgemäße Gehäuseaufbau mit dem klassischen Gehäuseaufbau einer Umformpresse mit Säulenführung. Bei Umformpressen mit Säulenführung werden die Säulen zur Axialführung des Pressstempels verwendet, wobei der Pressstempel axial entlang der Säulen bewegt wird. Die von dem Pressstempel ausgeübte Presskraft wird bei derartigen Umformpressen daher über oder mittels der Säulenführung übertragen.
Bei der erfindungsgemäßen Presse erfolgt die Kraftübertragung der Presskraft jedoch vorzugsweise nicht über das Gehäuse. Das Gehäuse dient vorzugsweise lediglich der Abstützung des Motors und der Axialführung des Pressstößels. Die Kraftübertragung in Axialrichtung erfolgt vorzugsweise lediglich über den Antriebsstrang selbst. Die beiden Grundplatten bewegen sich nicht. Die Grundplatten werden von den Säulen dauerhaft auf konstanten Abstand zueinander gehalten. Die Bewegung des Pressstößels erfolgt relativ zu den beiden Grundplatten, vorzugsweise orthogonal zu diesen.
In beiden Grundplatten ist jeweils eine Öffnung vorgesehen, wobei die Öffnung in der ersten Grundplatte zur besseren Differenzierung nachfolgend als erste Öffnung bezeichnet wird und die Öffnung in der zweiten Grundplatte nachfolgend als zweite Öffnung bezeichnet wird. Der Motor und der Pressstößel sind durch diese beiden Öffnungen hindurch miteinander verbunden. Der Antriebsstrang ist also durch die beiden Öffnungen hindurch geführt.
Der Motor ist zumindest zum Teil oberhalb der ersten Öffnung auf der von den Säulen abgewandten Oberseite der ersten Grundplatte angeordnet. Der Pressstößel ist hingegen zumindest zum Teil unterhalb der zweiten Öffnung auf der von den Säulen abgewandten Unterseite der zweiten Grundplatte angeordnet. Der Pressstößel ragt also durch die zweite Öffnung hindurch nach unten aus der zweiten Grundplatte heraus, so dass der Pressvorgang unterhalb, also auf der von den Säulen abgewandten Seite der zweiten Grundplatte erfolgt. Bei Umformpressen mit Säulenführung erfolgt der Pressvorgang hingegen typischerweise zwischen den beiden Grundplatten, die dann als Pressstempel dienen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann am stirnseitigen (unteren) Ende des Pressstößels ein Pressstempel angeordnet werden, der während des Pressvorgangs auf das zu bearbeitende Werkstück drückt. Der Pressstempel ist demnach außerhalb des aus den Säulen und den beiden Grundplatten aufgebauten Gehäuses angeordnet. Grundsätzlich ist es jedoch auch möglich, dass das untere Ende des Pressstößels selbst als Pressstempel verwendet wird.
Erfindungsgemäß weist der Antriebsstrang einen Spindelantrieb mit einer Spindel und einer Spindelmutter auf.
Der Spindelantrieb kann bspw. als Trapez-, Kugel-, Rollen- oder Planetenrollengewindetrieb ausgestaltet sein. Weitere derartige Antriebe, bei denen eine Spindel und eine Spindelmutter relativ zueinander bewegt werden und die zur Übertragung einer rotatorischen Bewegung in eine lineare, translatorische Bewegung dienen, lassen sich hier ebenfalls einsetzen und sollen im vorliegenden Sinn unabhängig von deren Detailausgestaltung und der Art und geometrischen Form der Wirkkörper (Spindel und Spindelmutter) als Spindelantrieb verstanden.
Der Spindelantrieb weist ein von dem Motor rotatorisch angetriebenes Bauteil und ein mit dem rotatorisch angetriebenen Bauteil gekoppeltes, translatorisch bewegtes Bauteil auf, das an zumindest einer der mindestens drei Säulen mithilfe einer Führung translatorisch geführt und gegen Rotation gesichert ist, wobei entweder (i) die Spindel das rotatorisch angetriebene Bauteil und die Spindelmutter das translatorisch bewegte Bauteil ist oder (ii) die Spindel das translatorisch bewegte Bauteil und die Spindelmutter das rotatorisch angetriebene Bauteil ist.
Die beiden Varianten (i) und (ii) betreffen also die Verwendung eines Spindelantriebs mit einer von dem Motor angetriebenen Spindel (Variante (i)) oder die Verwendung eines Spindelantriebs mit einer von dem Motor angetriebenen Spindelmutter (Varianten (ii)).
Im Falle einer Verwendung eines Spindelantriebs mit angetriebener Spindel ist die Spindelmutter mit dem Pressstößel gekoppelt bzw. verbunden, so dass die Spindelmutter während eines Pressvorgangs gemeinsam mit dem Pressstößel in axialer Richtung, also vorzugsweise senkrecht zu den beiden Grundplatten, translatorisch bewegt wird.
Im Falle einer Verwendung eines Spindelantriebs mit angetriebener Spindelmutter ist die Spindel mit dem Pressstößel gekoppelt bzw. verbunden, so dass die Spindel gemeinsam mit dem Pressstößel während eines Pressvorgangs in axialer Richtung translatorisch bewegt wird.
In beiden Fällen wird jeweils das rotatorisch angetriebene Bauteil von dem Motor angetrieben, wohingegen das translatorisch bewegte Bauteil mit dem Pressstößel gekoppelt ist und sich gemeinsam mit diesem, vorzugsweise synchron, bewegt. Auf diese Weise lassen sich mit relativ geringem Energieaufwand sehr hohe Axialkräfte erzeugen und auf das zu bearbeitende Werkstück übertragen.
Die Führung, mit Hilfe derer das translatorisch bewegte Bauteil des Spindelantriebs an zumindest einer der mindestens drei Säulen translatorisch geführt und gegen Rotation gesichert ist, weist ein Lager mit zwei Laufrollen auf, die dazu eingerichtet sind, an der zumindest einen der mindestens drei Säulen abzurollen, wobei die beiden Laufrollen jeweils mit dem translatorisch bewegten Bauteil verbunden sind.
Vorzugsweise weist die erste der beiden Laufrollen ein erstes Rad auf, das auf einer ersten Achse rotierbar gelagert ist, die mit dem translatorisch bewegten Bauteil des Spindelantriebs fix verbunden ist. Ebenso weist die zweite der beiden Laufrollen ein zweites Rad auf, das auf einer zweiten Achse rotatorisch gelagert ist, die fix mit dem translatorisch bewegten Bauteil des Spindelantriebs verbunden ist.
Die erste und die zweite Achse sind vorzugsweise separat voneinander mit dem translatorisch bewegten Bauteil des Spindelantriebs verbunden. Besonders bevorzugt sind die beiden Achsen in montiertem Zustand unter einem spitzen Winkel zueinander ausgerichtet, so dass die beiden Laufrollen auf unterschiedlichen bzw. gegenüberliegenden Seiten die Säule kontaktieren, an der sie abrollen.
Durch die oben genannte Ausgestaltung entsteht eine sehr verschleißarme Axiallagerung, welche das translatorisch bewegte Bauteil des Spindelantriebs gleichzeitig wirksam gegen eine Rotation um die Mittelachse sichert. Bedingt durch die räumliche Anordnung der Säule, an der die beiden Laufrollen abrollen, entsteht durch die Verbindung der beiden Laufrollen mit dem translatorisch bewegten Bauteil des Spindelantriebs ein relativ großer Hebelarm. Somit lassen sich hohe Drehmomente auf die Säule übertragen.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung verlaufen die mindestens drei Säulen entlang jeweils einer Längsachse, die quer, vorzugsweise orthogonal, zu der ersten und der zweiten Grundplatte ausgerichtet ist.
Unter "quer" wird vorliegend jegliche Ausrichtung verstanden, die nicht-parallel ist. Der Begriff "quer" umfasst also orthogonal, ist jedoch nicht darauf beschränkt.
Die mindestens drei Säulen können bspw. unter einem spitzen Winkel relativ zu den beiden Grundplatten angeordnet sein. Vorzugsweise haben die mindestens drei Säulen jeweils die gleiche Ausrichtung relativ zu der ersten Grundplatte sowie die gleiche Ausrichtung relativ zu der zweiten Grundplatte. Damit ist gemeint, dass jede der Säulen in einem ersten Winkel zu der ersten Grundplatte ausgerichtet ist, welcher für alle Säulen gleich groß ist, und jede der Säulen in einem zweiten Winkel zu der zweiten Grundplatte ausgerichtet ist, welche für alle Säulen gleich groß ist. Besonders bevorzugt sind alle Säulen orthogonal zu den beiden Grundplatten ausgerichtet.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist zumindest ein Teil des Antriebsstranges zwischen den beiden Grundplatten angeordnet und wird von den mindestens drei Säulen umgeben.
Anders ausgedrückt ist ein Teil des Antriebsstranges in einem Raum angeordnet, welcher in axialer Richtung durch die beiden Grundplatten und in radialer Richtung durch die mindestens drei Säulen begrenzt wird. Mit diesem Teil des Antriebsstranges ist insbesondere der Teil des Antriebsstranges gemeint, der zwischen dem Motor und dem Pressstößel angeordnet ist und die Kraft von dem Motor auf den Pressstößel überträgt.
Vorzugsweise verlaufen die erste und die zweite Öffnung entlang einer Mittelachse, wobei eine erste Mantelfläche der ersten Öffnung und eine zweite Mantelfläche der zweiten Öffnung jeweils einen geringeren Abstand von der Mittelachse haben als die mindestens drei Säulen.
Die Säulen sind also radial weiter außen angeordnet und umgeben sozusagen die beiden Öffnungen. Besonders bevorzugt fluchten die beiden Öffnungen miteinander. Der Antriebsstrang verläuft in dieser bevorzugten Ausgestaltung entlang der Mittelachse, so dass dieser zentral im Gehäuse angeordnet ist und von den Säulen umgeben wird. Besonders bevorzugt haben die mindestens drei Säulen jeweils den gleichen Abstand von der Mittelachse.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist eine der beiden Laufrollen exzentrisch gelagert.
Dadurch lässt sich das Laufrollen-Paar relativ einfach und spielfrei in Bezug auf die Säule anbringen, an der das Laufrollen-Paar abrollt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung hat zumindest eine der mindestens drei Säulen eine zylindrische Mantelfläche.
Die zuvor erwähnten Laufrollen wälzen sich also auf einem im Querschnitt runden Führungselement ab. Hierbei kommt es vorzugsweise zu einer linienartigen Kontaktfläche zwischen den Rädern der Laufrollen und der entsprechenden Säule. Eine solche linienartige Kontaktfläche ist nahezu unempfindlich gegen Verschmutzung.
In einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung sind die mindestens drei Säulen jeweils lösbar mit der ersten und der zweiten Grundplatte verbunden.
Dies hat zum einen den Vorteil der relativ einfachen Demontierbarkeit des Gehäuses. Zum anderen lässt sich die Säule, an der das translatorisch bewegte Bauteil des Spindelantriebs gemäß oben genannter Ausgestaltung geführt ist, relativ einfach lösen und um ihre Längsachse verdrehen. Verschleißbedingte Einlaufspuren an dieser Säule, welche sich im Laufe der Zeit aufgrund der an der Säule abrollenden Laufrollen einarbeiten, können somit durch Verdrehen der Säule mehrfach eliminiert werden, ohne die Säule gesamthaft austauschen zu müssen. Die Spielfreiheit der Verdrehsicherung des translatorisch bewegten Bauteils des Spindelantriebs kann somit äußerst einfach und kostengünstig wiederhergestellt werden.
Je nach Platzbedarf und Steifigkeitsanforderungen kann das Gehäuse auch mehr als drei Säulen, bspw. mindestens vier, mindestens fünf oder mindestens sechs Säulen aufweisen.
In einer weiteren Ausgestaltung ist zwischen einem stirnseitigen Ende zumindest einer der mindestens drei Säulen und der ersten oder der zweiten Grundplatte ein Distanzelement angeordnet.
Auf diese Weise lassen sich Höhen- bzw. Längenunterschiede zwischen den einzelnen Säulen ausgleichen. Durch diese einfache Maßnahme kann die Ebenheit der beiden Grundplatten sehr genau, kostengünstig und vor allem ohne Nacharbeit hergestellt werden. Dies ist insbesondere bei der Verwendung von mehr als drei Säulen von Vorteil, da sich dann eine statische Überbestimmtheit im Gehäuseaufbau ergibt. Als Distanzelement kann bspw. eine Unterlegscheibe oder ein Shim verwendet werden.
In einer weiteren Ausgestaltung weist das Gehäuse ferner eine Umhausung auf, welche die mindestens drei Säulen umgibt.
Dies dient insbesondere dazu, den sicherheitstechnischen Anforderungen bei einer solchen Presse gerecht zu werden, da hierbei sichergestellt werden muss, dass alle beweglichen, kraftübertragenden Bauelemente des Antriebsstranges gegen Eingriff geschützt werden. Zu diesem Zweck kann mit geringem technischen Aufwand eine Verkleidung (hier allgemein "Umhausung" genannt) um die Säulen herum montiert werden. Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Umhausung zweiteilig ausgebildet ist, um eine gute Zugänglichkeit für Service- und Wartungszwecke sicherzustellen.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1: eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Presse gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
Fig. 2: eine perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Presse gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel;
Fig. 3: eine Explosionsdarstellung eines Gehäuses der in Fig. 2 gezeigten Presse;
Fig. 4: eine erste, abgeschnittene Detailansicht der in Fig. 2 gezeigten Presse;
Fig. 5: eine zweite, abgeschnittene Detailansicht der in Fig. 2 gezeigten Presse;
Fig. 6: eine Draufsicht von oben auf die in Fig. 5 gezeigte Darstellung der Presse;
Fig. 7: eine Explosionsdarstellung einer Laufrolle, welche in der erfindungsgemäßen Presse verwendet werden kann;
Fig. 8: eine dritte, abgeschnittene Detailansicht der in Fig. 2 gezeigten Presse in einem ersten Zustand;
Fig. 9: die in Fig. 8 gezeigte Ansicht der Presse in einem zweiten Zustand; und
Fig. 10: eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer Gehäuse-Umhausung der erfindungsgemäßen Presse.

Fig. 1 und 2 zeigen zwei Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Presse jeweils in einer perspektivischen Ansicht. Die Presse ist darin in ihrer Gesamtheit mit der Bezugsziffer 10 gekennzeichnet.
Die Presse 10 weist einen Antriebsstrang 12 sowie ein Gehäuse 14 auf. Das Gehäuse 14 umgibt zumindest Teile des Antriebsstranges 12. Die einzelnen Bauteile des Antriebsstranges 12 stützen sich an dem Gehäuse 14 ab oder sind an diesem unmittelbar oder mittelbar befestigt oder gelagert.
Zu dem Antriebsstrang 12 gehört ein Motor 16 sowie in diesem Ausführungsbeispiel ein Spindelantrieb 18, über den der Motor 16 mit einem Pressstößel 20 gekoppelt ist. Der Motor 16 ist vorzugsweise als Elektromotor ausgestaltet.
Während des Betriebs erzeugt der Motor 16 eine rotatorische Bewegung um eine Mittelachse 22 der Presse 10. Diese rotatorische Bewegung wird mit Hilfe des Spindelantriebs 18 in eine translatorische Bewegung des Pressstößels 20 entlang der Mittelachse 22 gewandelt. Je nach Rotationsrichtung des Motors 16 lässt sich der Pressstößel 20 somit entlang der Mittelachse 22 zum Pressen aus dem Gehäuse 14 heraus (in der Zeichnung nach unten) sowie zur Freigabe des Werkstücks in das Gehäuse 14 hinein (in der Zeichnung nach oben) bewegen.
Am stirnseitigen unteren Ende des Pressstößels 20 ist vorzugsweise ein Pressstempel 24 angeordnet, welcher während des Pressvorgangs das zu bearbeitende Werkstück kontaktiert. Dieser Pressstempel 24 kann entweder einstückig mit dem Pressstößel 20 ausgebildet oder mit diesem lösbar verbunden sein.
Das Gehäuse 14 weist zwei Grundplatten 26, 28 auf, welche von mehreren Säule 30a, 30b, 30c dauerhaft auf Abstand gehalten werden. Die Grundplatte 26 wird vorliegend als erste Grundplatte bezeichnet. Die Grundplatte 28 wird vorliegend als zweite Grundplatte bezeichnet.
Die beiden Grundplatten 26, 28 sind vorzugsweise parallel zueinander angeordnet. Die Säulen 30a-30c verlaufen vorzugsweise orthogonal zu den beiden Grundplatten 26, 28, also parallel zu der Mittelachse 22. Dies muss jedoch nicht notwendigerweise so sein. Die Säulen 30a-30c können auch in einem spitzen Winkel zu den Grundplatten 26, 28, also quer (nicht-parallel) zu der Mittelachse 22 ausgerichtet sein. Vorzugsweise haben die Säulen 30a-30c jeweils den gleichen Abstand von der Mittelachse 22.
Der Motor 16 ist auf der den Säulen 30a-30c abgewandten Oberseite der ersten Grundplatte 26 montiert. Der Pressstößel 20 ragt hingegen auf der den Säulen 30a-30c abgewandten Unterseite der zweiten Grundplatte 28 nach unten aus der zweiten Grund-platte 28 heraus. Der Antriebsstrang 12 ist also durch das aus den Grundplatten 26, 28 und den Säulen 30a-30c bestehende Gehäuse 14 hindurchgeführt. Hierzu weist die erste Grundplatte 26 eine erste Öffnung 32 und die zweite Grundplatte 28 eine zweite Öffnung 34 auf (siehe Fig. 3). Teile des Motors 16 und/oder des Spindelantriebs 18 ragen durch die erste Öffnung 32 hindurch. Der Motor 16 ist also mit dem Spindelantrieb 18 über bzw. durch die erste Öffnung 32 hindurch verbunden. Auf der gegenüberliegende Seite des Gehäuses 14 ragen Teile des Spindelantriebs 18 und/oder des Pressstößels 20 durch die zweite Öffnung 34 hindurch. Im vorliegend gezeigten Ausführungsbeispiel ist nur der Pressstößel 20 durch die zweite Öffnung 34 hindurchgeführt. Es ist jedoch grundsätzlich ebenfalls denkbar, dass Teile des Spindelantriebs 18 durch die erste Öffnung 32 hindurchgeführt sind und der Pressstößel 20 erst unterhalb der zweiten Grundplatte 28 an dem Spindelantrieb 18 befestigt ist.
Das in Fig. 2 gezeigte zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in Fig. 1 gezeigten ersten Ausführungsbeispiel durch die Anzahl der im Gehäuse 14 angeordneten Säulen 30. Im zweiten Ausführungsbeispiel weist das Gehäuse 14 insgesamt vier Säulen 30a-30d auf. Der zuvor erwähnte Aufbau der Presse 10 ist ansonsten der gleiche.
In beiden Ausführungsbeispielen umgeben die Säulen 30a-30c bzw. 30a-30d Teile des Antriebsstranges 12, insbesondere den Spindelantrieb 18. Die Mantelfäche 33 der ersten Öffnung 32 und die Mantelfäche 35 der zweiten Öffnung 34 haben demnach jeweils einen geringeren Abstand von der Mittelachse 22 als die drei bzw. vier Säulen 30a-30c bzw. 30a-30d. Vorzugsweise sind die beiden Öffnungen 32, 34 fluchtend zueinander ausgerichtet. Die beiden Öffnungen 32, 34 können, müssen jedoch nicht notwendigerweise gleich groß ausgestaltet sein. Die beiden Öffnungen 32, 34 sind vorzugsweise jeweils symmetrisch zu der Mittelachse 22.
Gemäß beider in Fig. 1 und 2 gezeigter Ausführungsbeispiele ist der Spindelantrieb 18 als Spindelantrieb mit angetriebener Spindel ausgeführt. Der Spindelantrieb 18 weist eine Spindel 36 auf, die von dem Motor 16 rotatorisch angetrieben wird. Zudem weist der Spindelantrieb 18 eine Spindelmutter 38 auf, welche auf der Spindel 36 montiert ist und während der Rotation der Spindel 36 translatorisch entlang der Mittelachse 22 bewegt wird. Zur Gewährleistung dieser translatorischen Bewegung ist die Spindelmutter 38 gegen eine Rotation um die Mittelachse 22 gesichert, wie dies nachfolgend noch näher im Detail erläutert wird. Die Spindelmutter 38 ist mit dem Pressstößel 20 verbunden, so dass der Pressstößel 20 sich gemeinsam (synchron) mit der Spindelmutter 38 entlang der Mittelachse 22 bewegt.
In den beiden vorliegend gezeigten Ausführungsbeispielen ist also jeweils die Spindel 36 das von dem Motor 16 rotatorisch angetriebene Bauteil des Spindelantriebs 18 und die Spindelmutter 38 das translatorisch bewegte Bauteil des Spindelantriebs 18. Grundsätzlich ließe sich dies jedoch auch umgekehrt ausführen, so dass die Spindelmutter 38 das von dem Motor 16 rotatorisch angetriebene Bauteil und die Spindel 36 das translatorisch bewegte Bauteil ist. In einem solchen Fall müsste dann die Spindel 36 gegen Verdrehung um die Mittelachse 22 gesichert werden. Zudem müsste die Anordnung umgedreht werden, so dass die Spindelmutter 38 mit dem Motor 16 verbunden ist und die Spindel 36 mit dem Pressstößel 20 verbunden ist. In einem solchen Fall könnte die Spindel 36 auch selbst als Pressstößel 20 ausgebildet oder zumindest mit diesem einstückig verbunden sein.
Fig. 3 zeigt eine Explosionsdarstellung des Gehäuses 14 gemäß des in Fig. 2 gezeigten zweiten Ausführungsbeispiels der Presse 10. Aus dieser Explosionsdarstellung wird insbesondere die Art der Anbringung der Grundplatten 26, 28 an den Säulen 30a-30d ersichtlich.
Bei den Säulen 30a-30d handelt es sich vorzugsweise um standardisierte Präzisionsstahlwellen. Die Säulen 30 können sowohl als Vollwellen oder als Hohlwellen ausgebildet sein. Werden Hohlwellen verwendet, können mit wenig Aufwand Leitungen, Schläuche etc. über die Hohlbohrungen innerhalb der Säulen 30 geführt werden. Die Säulen 30 sind vorzugsweise gehärtet und geschliffen.
Die Säulen 30a-30d sind mit den Grundplatten 26, 28 vorzugsweise jeweils lösbar verbunden. In dem vorliegend gezeigten Ausführungsbeispiel weisen die Säulen 30a-30d beidseitig jeweils einen Zentrierbund 40 auf, der in eine entsprechende in der Grundplatte 26 sowie in der Grundplatte 28 vorgesehene Bohrung 42 eingeführt wird. In dem vorliegend Ausführungsbeispiel werden Schrauben 44 zur Verbindung verwendet, die in entsprechende Innengewinde, die im Inneren der Säulen 30 vorgesehen sind, eingreifen.
Höhen- bzw. Längenunterschiede der einzelnen Säulen 30a-30d werden vorzugsweise durch Distanzelemente 46 ausgeglichen, die zwischen den Säulen 30a-30d und der ersten Grundplatte 26 und/oder zwischen den Säulen 30a-30d und der zweiten Grundplatte 28 angeordnet sein können. Ein solcher Höhen- bzw. Längenausgleich ist insbesondere bei einer Ausführung mit vier oder mehr Säulen 30 von Vorteil, da sich dann bekanntermaßen eine statische Überbestimmtheit ergibt. Als Distanzelemente 46 können bspw. Shims oder Unterlegscheiben dienen.
Im Regelfall ist es äußerst wichtig, dass die beiden Grundplatten 26, 28 eine sehr hohe Anforderung an die Ebenheit aufweisen. Eine Schiefstellung der beiden Grundplatten 26, 28 würde zu einem Fluchtungsfehler zwischen dem Antriebsstrang 12, insbesondere dem Spindelantrieb 18, und dem Gehäuse 14 bzw. den Säulen 30 führen. Ein Fluchtungsfehler würde sich direkt auf die Laufeigenschaften des Spindelantriebs 18 auswirken und die Lebensdauer des Systems erheblich reduzieren. Bei herkömmlichen Gehäusen aus Aluminium-Strangpressprofilen oder Stahlrohrkonstruktionen ist es technisch sehr aufwändig und kostspielig diese Anforderungen an die Ebenheit der Grundplatten 26, 28 zu erfüllen. Hier zeigt sich jedoch der Vorteil des Gehäusekonzeptes der erfindungsgemäßen Presse 10. Nachdem die Grundplatten 26, 28 lösbar mit den Säulen 30a-30d verbunden sind, kann eine einfache Ebenheitsmessung durchgeführt werden. Zu diesem Zweck wird das vormontierte Gehäuse 14 bspw. mit der zweiten Grundplatte 28 auf einen Messtisch gestellt. Mit einem Höhenmessgerät können die Höhenmaße an den Schraubstellen der ersten Grundplatte 26 ermittelt werden. Die Maßabweichung in Bezug zum Größtmaß können dann mit Hilfe der Distanzelemente 46 ausgeglichen werden.
Die Fig. 4-6 zeigen weitere Details des Gehäuses 14 sowie der Art der Anordnung des Antriebsstranges 12 innerhalb des Gehäuses 14. Wie insbesondere in Fig. 4 ersichtlich ist, ist die Spindel 36 durch ein Führungselement 48 axial in der ersten Grundplatte 26 geführt. Das Führungselement 48 kann bspw. ein Axial- oder Radiallager sein. Der Pressstößel 20 ist mit Hilfe eines Führungselements 50 axial in der zweiten Grundplatte 28 geführt (siehe Fig. 5). Das zweite Führungselement 50 ist vorzugsweise als Linearlager ausgestaltet.
Fig. 5 und 6 zeigen des Weiteren eine mögliche Realisierung einer Führung 52, mit Hilfe derer die Spindelmutter 38 translatorisch geführt und gegen Rotation um die Mittelachse 22 gesichert ist. Die Führung 52 weist zwei Laufrollen 54, 56 auf, die an der Säule 30b abrollen. Die Säule 30b wird also als Führungselement für die translatorische Führung und gleichzeitige Verdrehsicherung der Spindelmutter 38 verwendet.
Jede der beiden Laufrollen 54, 56 ist über eine Achse 58, 60 mit der Spindelmutter 38 verbunden. Eine der beiden Laufrollen 54, 56, in diesem Fall die Laufrolle 56, ist exzentrisch gelagert. Details dieser exzentrischen Lagerung sind in Fig. 7 dargestellt. Wie aus Fig. 7 erkennbar ist, verfügt die Achse 60 über einen Exzenter, auf dem das Rad 62 der Laufrolle 56 gelagert ist und mit Hilfe einer Mutter 64 montiert ist. Die exzentrische Lagerung des Rades 62 der Laufrolle 56 ermöglicht eine einfache Montage der beiden Laufrollen 54, 56 an der Säule 30b. Mit Hilfe der exzentrischen Lagerung lässt sich relativ einfach eine spielfreie Verbindung zwischen der Laufrolle 56 und der Säule 30b herstellen. Bedingt durch die räumliche Anordnung der Säule 30b erhält man einen relativ großen Hebelarm. Somit können hohe Drehmomente übertragen werden.
Im vorliegenden Fall sind die Laufrollen 54, 56, wie gezeigt, mit der Spindelmutter 38 verbunden. Es versteht sich jedoch, dass im Falle einer Verwendung eines Spindelantriebs mit angetriebener Spindelmutter die Spindel des Spindelantriebs in gleicher Weise translatorisch geführt und gegen Rotation gesichert sein kann.
Die Säulen 30a-30d sind vorzugsweise zylindrisch ausgestaltet. Die beiden Laufrollen 54, 56 wälzen sich somit auf einem zylindrischen bzw. runden Führungselement ab. Hier kommt es vorzugsweise zu einer linienartigen Kontaktfläche zwischen den Laufrollen 54, 56 und der Säule 30b, welche unempfindlich gegen Verschmutzung ist.
Allerdings kann es im Laufe der Zeit zu Einlaufspuren auf der Säule 30b kommen. Diese Einlaufspuren sind exemplarisch in Fig. 8 und 9 gezeigt und mit der Bezugsziffer 64 versehen. Da sich die Säulen 30a-30d von den beiden Grundplatten 26, 28, wie zuvor erwähnt, lösen lassen, können die Säulen 30a-30d relativ einfach um ihre Längsachse gedreht werden. Auf diese Weise lassen sich die Einlaufspuren 64 im Uhrzeigersinn oder im Gegenuhrzeigersinn weiterdrehen, so dass die Einlaufspuren 64 dann nicht mehr zu einer Beeinträchtigung der Führung der Laufrollen 54, 56 an der Säule 30b führen. Dieses Vorgehen ist exemplarisch in Fig. 9 gezeigt.
Um den sicherheitstechnischen Anforderungen bei einer solchen Presse 10 gerecht zu werden, sollte sichergestellt werden, dass alle beweglichen, kraftübertragenden Bauelemente des Antriebsstranges 12 gegen Eingriff geschützt sind. Zu diesem Zweck kann das Gehäuse 14 eine Verkleidung/Umhausung 66 aufweisen, welche die Säulen 30a-30d umgibt. Vorteilhafterweise ist diese Verkleidung/Umhausung 66 mindestens zweiteilig ausgebildet, um eine gute Zugänglichkeit für Service- und Wartungszwecke zu ermöglichen.

Claims

Presse (10), mit:
- einem Antriebsstrang (12), der einen Motor (16), einen Pressstößel (20) sowie einen Spindelantrieb (18) mit einer Spindel (36) und einer Spindelmutter (38) aufweist;

- einem Gehäuse (14), welches eine erste Grundplatte (26), eine zweite Grundplatte (28) und mindestens drei dazwischen angeordnete Säulen (30a, 30b, 30c) aufweist, die die beiden Grundplatten (26, 28) miteinander verbinden und auf Abstand zueinander halten, wobei in der ersten Grundplatte (26) eine erste Öffnung (32) und in der zweiten Grundplatte (28) eine zweite Öffnung (34) angeordnet ist, wobei zumindest ein Teil des Motors (16) auf einer von den Säulen (30a, 30b, 30c) abgewandten ersten Seite der ersten Grundplatte (26) angeordnet ist und zumindest ein Teil des Pressstößels (20) auf einer von den Säulen (30a, 30b, 30c) abgewandten zweiten Seite der zweiten Grundplatte (28) angeordnet ist, und wobei der Motor (16) und der Pressstößel (20) durch die erste und die zweite Öffnung (32, 34) hindurch miteinander verbunden sind,

wobei der Spindelantrieb (18) ein von dem Motor (16) rotatorisch angetriebenes Bauteil und ein mit dem rotatorisch angetriebenen Bauteil gekoppeltes, translatorisch bewegtes Bauteil aufweist, wobei entweder (i) die Spindel (36) das rotatorisch angetriebene Bauteil und die Spindelmutter (38) das translatorisch bewegte Bauteil ist oder (ii) die Spindel (36) das translatorisch bewegte Bauteil und die Spindelmutter (38) das rotatorisch angetriebene Bauteil ist,

dadurch gekennzeichnet, dass das translatorisch bewegte Bauteil an zumindest einer der mindestens drei Säulen (30a, 30b, 30c) mithilfe einer Führung (52) translatorisch geführt und gegen Rotation gesichert ist, wobei die Führung (52) ein Lager mit zwei Laufrollen (54, 56) aufweist, die dazu eingerichtet sind, an der zumindest einen der mindestens drei Säulen (30a, 30b, 30c) abzurollen, wobei die beiden Laufrollen (54, 56) jeweils mit dem translatorisch bewegten Bauteil verbunden sind.
Presse nach Anspruch 1, wobei die mindestens drei Säulen (30a, 30b, 30c) entlang jeweils einer Längsachse verlaufen, die quer, vorzugsweise orthogonal, zu der ersten und der zweiten Grundplatte (26, 28) ausgerichtet ist.
Presse nach Anspruch 1 oder 2, wobei zumindest ein Teil des Antriebsstranges (12) zwischen den beiden Grundplatten (26, 28) angeordnet ist und von den mindestens drei Säulen (30a, 30b, 30c) umgeben wird.
Presse nach einem der Ansprüche 1-3, wobei die erste und die zweite Öffnung (32, 34) entlang einer Mittelachse (22) verlaufen, wobei eine erste Mantelfläche (33) der ersten Öffnung (32) und eine zweite Mantelfläche (35) der zweiten Öffnung (34) jeweils einen geringeren Abstand von der Mittelachse (22) haben als die mindestens drei Säulen (30a, 30b, 30c), und wobei die erste und die zweite Öffnung (32, 34) miteinander fluchten.
Presse nach Anspruch 4, wobei die mindestens drei Säulen (30a, 30b, 30c) jeweils den gleichen Abstand von der Mittelachse (22) haben.
Presse nach einem der Ansprüche 1-5, wobei eine der beiden Laufrollen (54, 56) exzentrisch gelagert ist.
Presse nach einem der Ansprüche 1-6, wobei zumindest eine der mindestens drei Säulen (30a, 30b, 30c) eine zylindrische Mantelfläche hat.
Presse nach einem der Ansprüche 1-7, wobei die mindestens drei Säulen (30a, 30b, 30c) jeweils lösbar mit der ersten und der zweiten Grundplatte (26, 28) verbunden sind.
Presse nach einem der Ansprüche 1-8, wobei die mindestens drei Säulen (30a, 30b, 30c) mindestens vier Säulen (30a, 30b, 30c, 30d) umfassen.
Presse nach einem der Ansprüche 1-9, wobei zwischen einem stirnseitigen Ende zumindest einer der mindestens drei Säulen (30a, 30b, 30c) und der ersten oder der zweiten Grundplatte (26, 28) ein Distanzelement (46) angeordnet ist.
Presse nach einem der Ansprüche 1-10, wobei das Gehäuse (14) ferner eine Umhausung (66) aufweist, welche die mindestens drei Säulen (30a, 30b, 30c) umgibt.