EP4135973B1

EP4135973B1 - Radialpresse

Info

Publication number: EP4135973B1
Application number: EP21751563.4A
Authority: EP
Inventors: Vaclav Hejplik; Reiner Viehl; Carsten Baumgartner
Original assignee: Uniflex Hydraulik GmbH
Current assignee: Uniflex Hydraulik GmbH
Priority date: 2020-08-11
Filing date: 2021-07-28
Publication date: 2024-01-10
Anticipated expiration: 2041-07-28
Also published as: WO2022033873A1; CN115835952B; DE102020121143B4; CN115835952A; US20230116737A1; EP4135973C0; EP4135973A1; DE102020121143A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft, wie im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegeben, eine Radialpresse mit einer ersten und einer zweiten sich um eine Pressachse herum erstreckenden Ringstruktur und mehreren zwischen diesen um die Pressachse herum angeordneten, sich an den Ringstrukturen zugeordneten Stützflächen verschiebbar abstützenden Presskörpern, wobei der axiale Abstand der beiden Ringstrukturen zueinander mittels eines hydraulischen Antriebssystems veränderbar ist, welches eine Mehrzahl von zu der Pressachse parallel orientierten und um diese herum verteilt angeordneten hydraulischen Zylinder-Kolben-Einheiten umfasst, von denen jeweils der Zylinder mit einer ersten der beiden Ringstrukturen und die Kolbenstange mit der zweiten Ringstruktur gekoppelt sind, und wobei weiterhin mindestens die einer der beiden Ringstrukturen zugeordneten Stützflächen zu der Pressachse geneigt orientiert sind.
Radialpressen der vorstehend genannten gattungsgemäßen Art sind in verschiedenen Ausgestaltungen bekannt (vgl. beispielsweise DE 35 12 241 A1 , US 4,550,587 A , FR 2 341 093 A1 , US 2014/0331734 A1 und DE 36 11 253 C2 ) und im Einsatz (beispielsweise in Form der Radialpresse "HM 200" der Uniflex Hydraulik GmbH, Karben). Sie sind gleichermaßen kompakt und leistungsfähig und zeichnen sich - insbesondere gegenüber solchen der Jochpressen-Bauweise (vgl. beispielsweise die Radialpresse "HM 325" der Uniflex Hydraulik GmbH, Karben) - durch mehrere bauartbedingte Vorteile aus. Dazu zählt insbesondere, dass sich die Pressachse während des Pressvorgangs nicht verlagert, was insbesondere für die automatische Beschickung essentiell ist. Ein weiterer Vorteil ist die Flexibilität hinsichtlich der Anzahl der Presskörper; diese können ggf. sogar in einer ungeraden Anzahl vorgesehen sein.
Im Interesse einer hohen Fertigungseffizienz ist wichtig, dass zu Beginn des jeweiligen Presszyklus' die Presskörper rasch an das zu pressende Werkstück heranbewegt werden, bevor dann das (langsame) Kraftpressen einsetzt. Hierzu sind im Wesentlichen zwei Konzepte bekannt: Entweder, das Antriebssystem umfasst zusätzlich zu den das (Kraft-)Pressen bewirkenden hydraulischen Zylinder-Kolben-Einheiten mindestens eine weitere hydraulische Zylinder-Kolben-Einheit mit einem eine geringere Wirkfläche aufweisenden hydraulischen Arbeitsraum, dessen Beaufschlagung durch die Hydraulikpumpe des Antriebssystems eine Eilverstellung der beiden Ringstrukturen bewirkt, wobei während dieser Eilverstellung die dem Kraftpressen dienenden hydraulischen Zylinder-Kolben-Einheiten passiv bewegt und im Nachsaugbetrieb aus dem Tank gespeist werden (vgl. beispielsweise die DE 101 49 924 A1 betreffend eine gattungsfremde Radialpresse des Hohlkolbentyps). Oder aber (vgl. Fig. 1 der DE 35 12 241 A1 ), die Geometrie der zu der Pressachse geneigten Stützflächen der mindestens einen Ringstruktur und die auf diesen gleitenden Gegenflächen der Presskörper ist gestuft ausgeführt, so dass sich zwei unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse zwischen der Relativbewegung der beiden Ringstrukturen zueinander und der Radialbewegung der Presskörper ergeben.
Für die Fertigung üblicher Werkstücke unter deren Radialverformung haben sich dem Stand der Technik entsprechende gattungsgemäße Radialpressen durchaus bewährt. Allerdings sind die betreffenden konstruktiven Konzepte nur eingeschränkt praxistauglich für solche Radialpressen, welche der Umformung besonders großer Werkstücke (z. B. Durchmesser größer 500 mm) dienen bzw. die für die Radialverformung mit besonders hoher Presskraft (z. B. größer 5.000 kN) ausgelegt sind.
Die vorliegende Erfindung hat sich zur Aufgabe gemacht, eine Radialpresse der gattungsgemäßen Art bereitzustellen, die sich unter Praxisbedingungen namentlich für eine mit besonders hoher Presskraft erfolgende Umformung besonders großer Werkstücke eignet und in solcher Anwendung dem Stand der Technik überlegen ist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabenstellung dadurch gelöst, dass ein mehrere funktional parallel zueinander wirkende, miteinander koordinierte Versteller umfassender elektromechanischer Eil-Verstellantrieb vorgesehen ist. In Umsetzung der vorliegenden Erfindung, d. h. durch Implementierung eines mehrere - funktional parallel zueinander wirkende, miteinander koordinierte - Versteller umfassenden elektromechanischen Eil-Verstellantriebs, mittels dessen der zwischen den beiden Ringstrukturen bestehende axiale Abstand ohne Einsatz hydraulischer Komponenten, insbesondere ohne aktive Beaufschlagung der hydraulischen Zylinder-Kolben-Einheiten möglich ist, ergeben sich auf überraschend einfache Weise eine Reihe von gravierenden Vorteilen speziell für die hier interessierende Anwendungssituation. So stehen, anders als dies für Radialpressen mit gestuft ausgeführter Geometrie der Stütz- und Gegenflächen (s. o.) gilt, eine größtmögliche Kontaktfläche für das Kraftpressen zur Verfügung. Dementsprechend lassen sich die hier anzustrebenden hohen Presskräfte mit vertretbaren Flächenpressungen zwischen den Stützflächen und den zugeordneten Gegenflächen realisieren, was u. a. unter Gesichtspunkten der Lebensdauer der Radialpresse bedeutsam ist. Zudem ist, wiederum anders als dies für Radialpressen mit gestuft ausgeführter Geometrie der Stütz- und Gegenflächen (s. o.) gilt, der Übergang vom Schließen des Werkzeugs im Eilgang auf das Kraftpressen in Anpassung an das jeweilige Werkstück frei einstellbar. Das ermöglicht optimierte Verfahrensabläufe, was der Effizienz entgegenkommt.
Gerade unter Gesichtspunkten der Effizienz sind erfindungsgemäße Radialpressen auch solchen überlegen, bei denen das Antriebssystem zusätzlich zu den das (Kraft-)Pressen bewirkenden hydraulischen Zylinder-Kolben-Einheiten mindestens eine - die Eilverstellung bewirkende - weitere hydraulische Zylinder-Kolben-Einheit umfasst (s. o.). Denn der erfindungsgemäß zum Einsatz kommende, mehrere - funktional parallel zueinander wirkende, miteinander koordinierte - Versteller umfassende elektromechanische Eil-Verstellantrieb zeichnet sich durch ein besonders hohes mögliches Reaktionsvermögen aus; er kann weitaus schneller als ein hydraulischer Eilantrieb auf prozessinterne Gegebenheiten reagieren. So erlaubt die erfindungsgemäße Ausführung der Radialpresse insbesondere ein schlagartiges Anhalten der Bewegung der beiden Ringstrukturen zueinander im Eilgang, wenn beispielsweise einer der Presskörper in Kontakt mit dem Werkstück kommt. Verglichen mit gattungsgemäßen Radialpressen mit einem hydraulischen Eilantrieb kann so, ohne die Integrität des jeweiligen Werkstücks zu gefährden, das Schließen des Werkzeugs im Eilgang mit einer höheren Geschwindigkeit (höherer Dynamik) und bis dichter an das Werkstück heran erfolgen, was eine effizienzsteigernde Verkürzung der Zykluszeiten zulässt.
Gemäß einer ersten bevorzugten Weiterbildung der Erfindung sind die Zylinder-Kolben-Einheiten als Gleichgangzylinder ausgeführt. Dies vermag, in wiederum durchaus überraschender Weise, zu substantiell weiter verbesserten vorteilhaften Eigenschaften der Radialpresse, namentlich zu einer weiter gesteigerten Dynamik beizutragen. Denn durch ihre Ausführung als Gleichgangzylinder sind die Zylinder-Kolben-Einheiten der Antriebseinheit im Eilgang volumenneutral; es ist keine Volumendifferenz aus dem Tank zu speisen. Folglich kann im Eilgang allein ein "Umfüllen" von Hydraulikflüssigkeit innerhalb der jeweiligen Zylinder-Kolben-Einheit von einem Arbeitsraum in den anderen erfolgen. Ein Nachsaugen von Hydraulikflüssigkeit aus dem Tank kann entfallen. Damit wiederum besteht selbst bei großen Volumenströmen, wie sie bei Hochleistungs-Radialpressen wegen der großen Wirkflächen der Zylinder-Kolben-Einheiten unvermeidbar sind, keine Gefahr, dass die Hydraulikflüssigkeit schäumt. So ist im Eilgang eine besonders hohe Verstelldynamik möglich, und durch Schaumbildung hervorgerufene Probleme (z. B. betreffend die Fertigungsgenauigkeit) treten nicht auf.
Besonders vorteilhaft im vorstehenden Sinne ist dabei, wenn jedem Gleichgangzylinder eine einen direkten hydraulischen Kurzschluss der beiden Arbeitsräume des betreffenden Gleichgangzylinders ermöglichende Ventileinheit zugeordnet ist. So erfolgt das Umfüllen der Hydraulikflüssigkeit innerhalb der jeweiligen Zylinder-Kolben-Einheit von einem Arbeitsraum in den anderen auf kürzest möglichem Weg. Verluste lassen sich so minimieren, zumal mit vergleichsweise großen Strömungsquerschnitten gearbeitet werden kann. Ganz besonders günstig ist, wenn die Ventileinheiten jeweils endseitig an der zugeordneten, Versorgungskanäle aufweisenden Kolbenstange angeordnet sind. So bedarf es keiner Verrohrung.
Eine andere bevorzugte Weiterbildung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass der Eil-Verstellantrieb einen auf alle Versteller wirkenden gemeinsamen Servomotor umfasst. Hier erfolgt gewissermaßen eine Koordinierung der Versteller auf mechanischem Wege, indem in dem Antriebsstrang von dem gemeinsamen Servomotor zu der Mehrzahl der an diesen angeschlossenen Versteller Verzweigungsgetriebe vorgesehen sind. Die auf diesem Wege bereitgestellte Zwangskoppelung der Versteller kommt nicht nur der erzielbaren Fertigungspräzision entgegen; sie begünstigt auch ihrerseits eine besonders hohe zulässige Dynamik im Eilgang.
In wiederum anderer bevorzugter Weiterbildung der Erfindung umfasst der Eil-Verstellantrieb ein selbsthemmendes Getriebe. Eine solche Selbsthemmung im Antriebsstrang zwischen dem (gemeinsamen) Servomotor und den Verstellern ist von großem Nutzen bei der Montage der Radialpresse sowie bei der Durchführung von Wartungsarbeiten, und zwar insbesondere bei einer stehenden Bauweise der Radialpresse, d. h. vertikal orientierter Pressachse. Im Zusammenhang hiermit ist weiterhin vorteilhaft, wenn im Antriebsstrang des Eil-Verstellantriebs eine Trennkupplung, bevorzugt eine elektromechanische Trennkupplung vorgesehen ist und/oder wenn der Antriebsstrang des Eil-Verstellantriebs einen der Handbetätigung dienenden Eingang aufweist.
Eine wiederum andere bevorzugte Weiterbildung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Versteller nicht direkt mit den beiden Ringstrukturen verbunden sind, sondern vielmehr jeweils zwischen dem Zylinder und der Kolbenstange einer hydraulischen Zylinder-Kolben-Einheit wirken. So kann die Anzahl der kraftübertragenden Anbindungen von Antriebskomponenten an die Ringstrukturen minimiert werden. Die optimale Integrität der Ringstrukturen kommt deren Formbeständigkeit auch unter höchsten Lasten und somit der Vermeidung unnötig hoher Massen entgegen.
Gemäß einer abermals anderen bevorzugten Weiterbildung der Erfindung umfassen die Presskörper Grundbacken und an diesen auswechselbar befestigbare Pressbacken. Insbesondere kann dabei zwischen den Grundbacken und den Pressbacken ein hydraulisch betätigbares Verriegelungssystem wirken. Dies ist bei Großpressen für minimale Umrüstzeiten durch einen automatischen Wechsel der Pressbacken nützlich.
Weiter oben wurde bereits die vorteilhafte Option erwähnt, wonach die Pressachse vertikal orientiert ist, so dass eine der Ringstrukturen eine untere Ringstruktur und die andere Ringstruktur eine obere Ringstruktur bildet. Bevorzugt stützt sich die untere Ringstruktur über eine Tragstruktur auf dem Untergrund mit Abstand zu diesem ab. So entsteht unterhalb der unteren Ringstruktur ein Raum, in welchen ein entsprechend großes zu verpressendes Werkstück sich hinein erstrecken kann. Besonders günstig ist bei derartigen stehenden erfindungsgemäßen Radialpressen weiterhin, wenn die obere Ringstruktur sich zumindest im Umfang eines wesentlichen Teils ihrer eigenen Masse sowie derer der ihr zugeordneten Elemente der hydraulischen Zylinder-Kolben-Einheiten über Federelemente (z. B. Gasfedern) auf der unteren Ringstruktur abstützt. Idealerweise ist die - die obere Ringstruktur und die dieser zugeordneten Elemente der hydraulischen Zylinder-Kolben-Einheiten umfassende - Einheit dabei mehr oder weniger über die Federelemente ausbalanciert, so dass die durch das hydraulische Antriebssystem und/oder den Eil-Verstellantrieb für das Öffnen des Werkzeugs bereitzustellenden Kräfte gering sind. Ebenso wie für die Versteller des Eil-Verstellantriebs (s. o.) gilt auch für die vorstehend erläuterten Federelemente, dass diese besonders bevorzugt nicht direkt und unmittelbar an den beiden Ringstrukturen angreifen, sondern vielmehr mittelbar, indem die Federelemente zwischen der unteren Ringstruktur und den der oberen Ringstruktur zugeordneten Elementen der hydraulischen Zylinder-Kolben-Einheiten wirken.
Eine nochmals andere bevorzugte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Radialpresse zeichnet sich dadurch aus, dass nur die einer der beiden Ringstrukturen zugeordneten Stützflächen zu der Pressachse geneigt, die der anderen Ringstruktur zugeordneten Stützflächen demgegenüber zu der Pressachse senkrecht orientiert sind. Auf diese Weise unterbleibt bei Schließen und Öffnen des Werkzeugs eine axiale Bewegung der Presskörper relativ zu der zweitgenannten Ringstruktur. Ist diese als stationäre Ringstruktur ausgeführt (z. B. als sich auf dem Untergrund abstützende untere Ringstruktur in dem weiter oben erläuterten Sinne), so führen auch die Presskörper beim Öffnen und Schließen des Werkzeugs keinerlei axiale Bewegung aus, sondern ausschließlich eine Radialbewegung. Das ist ein gravierender Vorteil gerade beim Radialverpressen von sehr großen, nicht von Hand zu handhabenden Bauteilen, mit denen die Radialpresse (mechanisch) zu beschicken ist. Zudem ist die reine Radialbewegung der Presskörpern relativ zu einer der beiden Ringstrukturen deshalb sehr vorteilhaft, weil dies die Implementierung einer zwischen der betreffenden Ringstruktur und zumindest einem der Presskörper mit radial orientierter Messrichtung wirkenden Wegmesseinrichtung erleichtert; und dies ist wiederum für die präzise Prozessteuerung und somit für die Qualität der fertigen Werkstücke von großem Vorteil.
Schließlich ist bei erfindungsgemäßen Radialpressen besonders günstig, wenn die Presskörper relativ zu den beiden Ringstrukturen zwangsgeführt sind. Statt dass die Presskörper, wie dies nach dem Stand der Technik vorgesehen ist, beim Öffnen der Radialpresse durch Rückstellfedern radial nach außen zurückgeführt werden, erfolgt dies gemäß dieser Weiterbildung der Erfindung durch eine Zwangsführung der Presskörper an den beiden Ringstrukturen; die Position der Presskörper ist, mit anderen Worten, hier durch deren Zwangsführung an den beiden Ringstrukturen eindeutig definiert. Zwischen den Presskörpern wirkende Rückstellfedern können entfallen.
Eine solche an den beiden Ringstrukturen erfolgende Zwangsführung der Presskörper schlägt sich gleich in mehreren bedeutenden praxisrelevanten Vorteilen nieder. So verhindert eine derartige doppelte, beidseitige Zwangsführung der Presskörper beispielsweise, dass diese - namentlich infolge einer axial wirkenden Last - kippen können. Der so erzielbare Widerstand der Presskörper gegen Kippen macht die solchermaßen ausgeführten Radialpressen geeignet für das Radialverpressen von axial belasteten Werkstücken. Das ist wiederum ein entscheidender Aspekt namentlich im Zusammenhang mit der Bearbeitung besonders großer und/oder schwerer Werkstücke; denn für diese ist die Radialverformung in Radialpressen mit vertikal orientierter Pressachse, d. h. in "stehenden" Radialpressen vorteilhaft, wobei hier typischerweise beim Pressen des Werkstücks das Werkzeug zumindest einen Teil von dessen Gewicht tragen muss, was sich in entsprechenden axial wirkenden Lasten niederschlägt. Aber auch bei Radialpressen mit liegender, d. h. mehr oder weniger horizontal orientierter Pressachse können sich bei Umsetzung dieser Weiterbildung der Erfindung gravierende Vorteile ergeben, nämlich insbesondere bei deren Anwendung zum Fügen von in Achsrichtung gegeneinander verspannten Bauteilen, wobei zumindest ein Teil der entsprechenden axialen Spannkräfte über die Presskörper in das Werkstück eingeleitet wird.
Indem - unabhängig von der spezifischen Orientierung der Pressachse (vertikal, horizontal oder geneigt) - die beidseitige Zwangsführung der Presskörper an den beiden Ringstrukturen zuverlässig dem Kippen der Presskörper infolge von Axialkräften, welche von dem Werkstück auf die Presskörper übertragen werden, entgegenwirkt, lassen sich mit einer Radialpresse, welche für das Pressen großer Werkstücke geeignet ist, bei entsprechender Anpassung der Presskörper (z. B. durch Austausch auswechselbarer Pressbacken; s. u.) auch Werkstücke mit deutlich unter dem Maximalmaß liegenden Abmessungen zuverlässig umformen. Denn selbst ein vergleichsweise langer Hebelarm, mit dem - infolge der großen radialen Erstreckung der betreffenden Presskörper - bei einer für das Umformen von Werkstücken mit deutlich unter dem Maximalmaß liegenden Abmessungen eingerichteten Radialpresse die in die Presskörper eingeleiteten Axialkräfte wirken, und somit ein dementsprechend großes auf die Presskörper wirkendes Kippmoment wirkt sich nicht nachteilig aus. Hiervon profitiert wiederum die Reproduzierbarkeit der Verpressung und mithin die Qualität der Umformung und die des fertigen Werkstücks.
Besonders ausgeprägte Effekte in vorstehender Hinsicht ergeben sich dann, wenn die Erstreckung der Presskörper in axialer Richtung besonders groß ist, beispielsweise indem die Erstreckung der Presskörper (bzw. gegebenenfalls der an den Ringstrukturen geführten Grundbacken, s. u.) parallel zur Pressachse mindestens doppelt so groß ist wie quer zu dieser.
Zudem verhindert die beidseitige Zwangsführung der Presskörper - beim Öffnen der Radialpresse - zuverlässig auch ein in Richtung auf die Pressachse erfolgendes Abheben der Presskörper von den gegenüber der Pressachse geneigten Stützflächen infolge von radial einwärts gerichteten Kräften. So stellt diese Weiterbildung der Erfindung auch eine Lösung bereit für die - je nach der spezifischen Kontur der Werkstückoberfläche im Umformbereich und dem verwendeten Material namentlich beim Umformen großer Werkstücke bestehende - Gefahr eben solcher durch das Festklemmen der Presskörper auf der Werkstückoberfläche verursachter Kräfte ("Auszugskräfte"), durch welche konventionelle, mit Rückstellfedern bestückte Radialpressen im Extremfall erheblich beschädigt werden können.
Weiterhin wirkt sich im Sinne einer hohen Einsatz-Flexibilität (s. o.) der Radialpresse nach dieser Weiterbildung der Erfindung positiv aus, dass eine Limitierung des Arbeitsbereiches (d. h. des maximal möglichen radialen Hubes der Presskörper), wie sie bei konventionellen Radialpressen regelmäßig durch die Rückstellfedern (d. h. durch deren Arbeitsbereich) gegeben ist, für sie nicht besteht. Die Rückstellung der Presskörper beim Öffnen der Radialpresse durch die beidseitige Zwangsführung der Presskörper an beiden Ringstrukturen erlaubt einen gegenüber dem Stand der Technik größeren Arbeitsbereich der Radialpresse.
Zudem vereinfacht der Wegfall der konventionell jeweils zwischen den einander benachbarten Presskörpern angeordneten Rückstellfedern die Montage der Radialpresse. Und auch die Höhe der am Werkstück verfügbaren Presskraft profitiert davon, dass das Schließen des Werkzeugs nicht gegen die Rückstellkraft von Rückstellfedern erfolgen muss. Gerade bei solchen konventionell aufgebauten Radialpressen, bei denen innerhalb des Anwendungsspektrums mit auf die Presskörper wirkenden Kippmomenten und/oder Auszugskräften gerechnet werden muss (s. o.), müssen die Rückstellfedern sehr große Rückstellkräfte bereitstellen. Diese bewirken eine ggf. substantielle Verminderung der effektiv auf das Werkstück aufbringbaren Umformkraft.
Die vorstehend erläuterte doppelte, beidseitige Zwangsführung der Presskörper kann besonders bevorzugt jeweils über den Presskörpern und der betreffenden Ringstruktur zugeordnete Paarungen von Führungsnuten und in diese eingreifende Führungskörper erfolgen. Besonders vorteilhaft ist dabei, wenn die Führungsnuten an den Presskörpern ausgeführt sind und/oder wenn die Führungskörper Führungsrollen umfassen.
Zur Vermeidung von Fehlvorstellung ist vorsorglich anzumerken, dass der Begriff "Ringstruktur" keineswegs impliziert, dass die betreffende Struktur mehr oder weniger rund ist. Entscheidend ist vielmehr, dass die Struktur sich geschlossen um einen zentralen Durchbruch herum erstreckt. Die Außenkontor der betreffenden "Ringstruktur" kann beispielsweise auch einem Polygon angenähert sein. Besonders vorteilhaft ist allerdings doch, und zwar wegen der idealen Verhältnissen nahekommenden Verteilung von Spannungen innerhalb der Ringstrukturen sowie auch den zu deren Fertigung einsetzbaren Verfahren, eine einer Kreisform zumindest sehr nahekommende Kontur.
Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand eines in der Zeichnung veranschaulichten bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei zeigt

Fig. 1: die betreffende Radialpresse in perspektivischer Ansicht schräg von oben,
Fig. 2: aus einem ähnlichen Blickwinkel wie Fig. 1 die in dieser gezeigte Radialpresse in geschnittener Darstellung,
Fig. 3: einen Ausschnitt aus Fig. 2 in vergrößertem Maßstab,
Fig. 4: in perspektivischer Ansicht schräg von oben eine der acht hydraulischen Zylinder-Kolben-Einheiten der in den Figuren 1-3 gezeigten Radialpresse und
Fig. 5: einen der acht Presskörper der Radialpresse nach den Figuren 1-3 ohne die zugeordnete Verkleidung.

Die in der Zeichnung veranschaulichte, zum Betrieb mit vertikaler Pressachse X konzipierte Radialpresse 1 umfasst eine erste, untere Ringstruktur 2 und eine zweite, obere Ringstruktur 3. Beide Ringstrukturen 2, 3 erstrecken sich um die Pressachse X herum. Die untere Ringstruktur 2 ist dabei als stationäre Ringstruktur ausgeführt und stützt sich über Träger 4 auf dem Untergrund ab. Die zweite, obere Ringstruktur 3 ist mittels eines hydraulischen Antriebssystems anheb- und absenkbar, d. h. der Abstand der oberen Ringstruktur 3 zu der unteren Ringstruktur 2 lässt sich mittels des hydraulischen Antriebsystems verringern und vergrößern. Die untere Ringstruktur weist eine (im Zentrum durchbrochene!) topfartige Grundform auf, indem sie über einen Bodenring 6 und eine von diesem aufragende im Wesentlichen zylindrische Wandung 7 verfügt; sie ist so dimensioniert, dass die abgesenkte obere Ringstruktur 3 in dem Sinne in die untere Ringstruktur 2 eintritt, dass sie und die zylindrische Wandung 7 der unteren Ringstruktur 2 einander überlappen.
Weiterhin umfasst die Radialpresse acht gleichmäßig um die Pressachse X herum angeordnete Presskörper 8, welche sich jeweils - über zugeordnete obere Gegenflächen 9 und untere Gegenflächen 10 - gleitend verschiebbar an einer der oberen Ringstruktur 3 zugeordneten oberen ebenen Stützfläche 11 sowie einer der unteren Ringstruktur 2 zugeordneten unteren ebenen Stützfläche 12 abstützen. Die oberen Stützflächen 11 sind dabei jeweils auf der Oberfläche eines auswechselbaren oberen Gleitblechs 13 ausgeführt, und die unteren Stützflächen 12 jeweils auf der Oberfläche eines auswechselbaren unteren Gleitblechs 14. Während die unteren Stützflächen 12 (sowie die zugeordneten unteren Gegenflächen 10) auf der Pressachse X senkrecht stehen, sind die oberen Stützflächen 11 (sowie die zugeordneten oberen Gegenflächen 9) zu der Pressachse X geneigt orientiert. So stellen die oberen Stützflächen 11 "Steuerflächen" dar, über welche eine Axialbewegung der oberen Ringstruktur 3 in eine Radialbewegung der Presskörper 8 umgesetzt wird. Die obere Ringstruktur 3 bildet somit einen "Steuerring" 15.
Die Presskörper 8 umfassen Grundbacken 16, an welchen die oberen und unteren Gegenflächen 9 bzw. 10 ausgeführt sind, und auswechselbar an den Grundbacken 16 anbringbare Pressbacken 17. Jede der Grundbacken 16 - deren Erstreckung parallel zur Pressachse X ist etwa doppelt so groß wie quer zu dieser - ist an der oberen Ringstruktur 3 über eine obere Zwangsführung 18 und an der unteren Ringstruktur 2 über eine untere Zwangsführung 19 dergestalt geführt, dass sie (zumindest im Wesentlichen) spielfrei auf den beiden zugeordneten Stützflächen 11 bzw. 12 gehalten wird, d. h. nicht von diesen abgehoben werden kann. Die obere Zwangsführung 18 umfasst dabei zwei seitlich an der betreffenden Grundbacke 16 eingearbeitete, sich parallel zu der oberen Gegenfläche 9 erstreckende Führungsnuten 20 und in diese eingreifende, an der oberen Ringstruktur 3 angeordnete Führungskörper 21 in Form von an einem (oberen) Rollenträger 22 angebrachten Rollenanordnungen 23. Entsprechendes gilt für die untere Zwangsführung 19 mit ihren Führungsnuten 24 und an (unteren) Rollenträgern 25 angebrachten Rollenanordnungen 26. Die einzelnen Rollen sind dabei jeweils auf einem als Verstell-Exzenter ausgeführten Bolzen gelagert. Zur Führung der Grundbacken 16 in Umfangsrichtung sind an den oberen Rollenträgern 22 jeweils eine Stützfläche definierende Gleitbleche 27 angebracht, an denen sich die Grundbacken 16 über zugeordnete Gegenflächen 28 abstützen.
Mindestens einem Teil der Presskörper 8 ist jeweils eine Wegmesseinrichtung 29 (mit parallel zu den unteren Zwangsführungen 19, d. h. radial orientierter Messrichtung) zugeordnet, mittels derer sich jeweils die relative Lage der betreffenden Grundbacke 16 bezogen auf die untere Ringstruktur 2 erfassen lässt. Die betreffende Wegmesseinrichtung 29 umfasst einen mit der betreffenden Grundbacke 16 verbundenen, von dieser nach unten abstehenden Stift 30 mit einem endseitig daran angeordneten Aufnehmer 31, welcher mit einem zugeordneten, an der unteren Ringstruktur 2 fixierten, sich radial erstreckenden Messlineal 32 zusammenwirkt.
Das für die Relativbewegung der beiden Ringstrukturen 2 und 3 bezüglich einander zum Einsatz kommende hydraulische Antriebssystem umfasst acht parallel zu der Pressachse X orientierte hydraulische Zylinder-Kolben-Einheiten 33 und eine (nicht dargestellte, üblich ausgeführte) Druckversorgungseinheit mit einem Tank, einer Motor-Pumpe-Einheit und einer Steuerung. Die - jeweils zu den Presskörpern 8 auf Lücke angeordneten - hydraulischen Zylinder-Kolben-Einheiten 33 sind als Gleichgangzylinder 34 ausgeführt. Der Zylinder 35 ist jeweils über einen zugeordneten, an dem Zylinderboden 36 ausgebildeten Flansch 37 mit der oberen Ringstruktur 3 (Steuerring 15) fest verbunden. Das untere Ende 38 der jeweiligen sich durch den Zylinder 35 hindurch erstreckenden Kolbenstange 39 ist demgegenüber mit der unteren Ringstruktur 2 ("Stützring" 40) fest verbunden.
Bei jeder hydraulischen Zylinder-Kolben-Einheit 33 sind innerhalb des jeweiligen, oben durch einen durchbohrten Deckel 41 abgeschlossenen Zylinders 35 zwei durch den mit der Kolbenstange 39 fest verbundenen Kolben 42 voneinander abgegrenzte hydraulische Arbeitsräume A und B definiert. Diese werden durch die durchbohrte Kolbenstange 39 hindurch versorgt. Auf dem oberen Ende 43 der durch den Durchbruch 44 des Deckels 41 hindurch tretenden Kolbenstange 39 - bzw. gegebenenfalls auf einer mit diesem verbundenen Montageplatte (s. u.) - ist eine Ventileinheit 45 aufgebaut. Diese weist jeweils vier Anschlüsse a, b, c, d auf; über zwei von diesen (Anschlüsse a und b) kommuniziert sie mit der Druckversorgungseinheit, wohingegen die beiden anderen Anschlüsse c und d mit den die beiden Arbeitsräume A bzw. B versorgenden, sich innerhalb der Kolbenstange 39 erstreckenden Versorgungskanälen 46 bzw. 47 kommunizieren. Die beiden in die jeweilige Ventileinheit 45 integrierten, über einen elektrischen Aktuator 48 betätigbaren Schaltventile 49 erlauben ein Umschalten zwischen einerseits einer fluidischen Kommunikation der beiden Arbeitsräume A und B mit der Druckversorgungseinheit (über jeweils eine Durchlass-Verbindung des Anschlusses a mit dem Anschluss c und des Anschlusses b mit dem Anschluss d) und andererseits einen direkten hydraulischen Kurzschluss der beiden Arbeitsräume A und B über einen internen, die Anschlüsse c und d miteinander strömungstechnisch verbindenden Bypass 50. In der besagten zweiten Schaltstellung sind die beiden Arbeitsräume A und B mittels der Schaltventile 49 gegenüber der Druckversorgungseinheit abgesperrt.
Die besagten Bypasse 50 werden geöffnet, wenn eine Eilverstellung der beiden Ringstrukturen 2 und 3 zueinander mittels eines Eil-Verstellantriebs 51 erfolgt. Dieser ist elektromechanisch ausgeführt und umfasst eine Antriebseinheit 52, vier Versteller 53 und einen die Antriebseinheit 52 mit den vier Verstellern 53 verbindenden, Wellen 54 und Umlenkgetriebe 55 aufweisenden Antriebsstrang 56. Jeder der vier (als Zahnstangentrieb 57 ausgeführten) Versteller 53 ist - zwischen dem Zylinder 35 und der Kolbenstange 39 wirkend - einer hydraulischen Zylinder-Kolben-Einheit 33 zugeordnet. Hierzu steht mit einer am Deckel 41 der jeweils zugeordneten hydraulischen Zylinder-Kolben-Einheit 33 fixierten Zahnstange 58 ein Zahnrad im Eingriff, welches in einem Zahntrieb-Gehäuse 59 drehbar gelagert ist. Das Zahntrieb-Gehäuse 59 ist dabei auf einer Montageplatte 60 aufgebaut, welche ihrerseits mit dem aus dem Deckel 41 hinausragenden Endabschnitt der Kolbenstange 39 der betreffenden hydraulischen Zylinder-Kolben-Einheit 33 fest verbundenen ist. Funktional parallel zu den vier Verstellern 53 sind vier Wegmesssysteme 61 vorgesehen mit jeweils einem an dem Deckel 41 der zugeordneten hydraulischen Zylinder-Kolben-Einheit 33 fixierten Messlineal 62 und einem an der betreffenden Montageplatte 60 fixierten Aufnehmer 63.
Die ebenfalls (zumindest indirekt) lagefest mit der Kolbenstange 39 der betreffenden hydraulischen Zylinder-Kolben-Einheit 33 verbundene, insbesondere auf der dieser zugeordneten Ventileinheit 45 aufgebaute Antriebseinheit 52 umfasst einen Servomotor 64 mit einem angeflanschten selbsthemmenden Planetengetriebe 65, eine elektromechanische Trennkupplung 66, einen der Handbetätigung dienenden Eingang 67 und ein Verteilergetriebe 68 mit zwei Ausgängen 69, an welchen zugeordnete Wellen 54 des Antriebsstrangs 56 angeschlossen sind.
Die aus der oberen Ringstruktur 3 und den acht mit ihr verbundenen Zylindern 35 der hydraulischen Zylinder-Kolben-Einheiten 33 bestehende Einheit stützt sich zumindest im Umfang eines wesentlichen Teils ihrer Masse über Federelemente 70 auf der unteren Ringstruktur 2 ab. Hierzu erstrecken sich Gasfedern 71 zwischen jeweils einem der unteren Ringstruktur 2 zugeordneten unteren Anlenkpunkt 72 und einem dem Deckel 41 einer hydraulischen Zylinder-Kolben-Einheit 33 zugeordneten oberen Anlenkpunkt 73.
Was die Fixierung der auswechselbar an den Grundbacken 16 anbringbaren Pressbacken 17 an den Grundbacken 16 betrifft, so sind hierfür - im betriebsfertigen Zustand der Radialpresse 1 durch jeweils eine Verkleidung 74 geschützt - hydraulisch betätigbare Verriegelungen vorgesehen, welche eine automatisierte Bestückung der acht Grundbacken 16 mit einem Pressbackensatz ermöglichen. Die Verriegelungen umfassen jeweils eine - an dem Grundbacken-Grundkörper 75 angebrachte Klemmeinheit 76 mit einer schwenkbar angetriebene Klaue, welche die jeweilige - auf der Armierungsschiene 77 des Grundbacken-Grundkörper 75 aufliegende - Pressbacke 17 radial nach außen in ihre durch die Anschläge 78 definierte Verriegelungsposition zieht. Weiterhin umfasst die Verriegelung jeweils zwei paarweise an dem Grundbacken-Grundkörper 75 angeordnete Hydraulikzylinder 79 mit an der jeweiligen Kolbenstange angebrachten Verriegelungsköpfen 80, welche die betreffende Pressbacke 17 in die zugeordnete Aufnahme des Grundbacken-Grundkörpers 75 drücken. Eine mechanische Feder 81 unterstützt dabei jeweils den betreffenden Hydraulikzylinder 79 und stellt sicher, dass die betreffende Pressbacke 17 auch ohne Fremdenergie an der jeweiligen Grundbacke 16 gehalten wird, d. h. nicht durch ihr Eigengewicht kippt. Die Stellung der Verriegelungsköpfe 80 wird mittels Sensoren 82 erfasst, welche über Winkel 83 an dem Grundbacken-Grundkörper 75 angebracht sind.

Claims

Radialpresse (1) mit einer ersten und einer zweiten sich um eine Pressachse (X) herum erstreckenden Ringstruktur (2; 3) und mehreren zwischen diesen um die Pressachse (X) herum angeordneten, sich an den Ringstrukturen (2; 3) zugeordneten Stützflächen (11; 12) verschiebbar abstützenden Presskörpern (8), wobei der axiale Abstand der beiden Ringstrukturen (2; 3) zueinander mittels eines hydraulischen Antriebssystems veränderbar ist, welches eine Mehrzahl von zu der Pressachse (X) parallel orientierten und um diese herum verteilt angeordneten hydraulischen Zylinder-Kolben-Einheiten (33) umfasst, von denen jeweils der Zylinder (35) mit einer ersten der beiden Ringstrukturen und die Kolbenstange (39) mit der zweiten Ringstruktur gekoppelt sind, und wobei weiterhin mindestens die einer der beiden Ringstrukturen (2; 3) zugeordneten Stützflächen (11; 12) zu der Pressachse (X) geneigt orientiert sind,
dadurch gekennzeichnet,
dass ein mehrere funktional parallel zueinander wirkende, miteinander koordinierte Versteller (53) umfassender elektromechanischer Eil-Verstellantrieb (51) vorgesehen ist.
Radialpresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zylinder-Kolben-Einheiten (33) als Gleichgangzylinder (34) ausgeführt sind.
Radialpresse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Gleichgangzylinder (34) eine einen direkten hydraulischen Kurzschluss der beiden Arbeitsräume (A, B) des betreffenden Gleichgangzylinders (34) ermöglichende Ventileinheit (45) zugeordnet ist.
Radialpresse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinheiten (45) jeweils endseitig an der zugeordneten, Versorgungskanäle (46, 47) aufweisenden Kolbenstange (39) angeordnet sind.
Radialpresse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Eil-Verstellantrieb (51) einen auf alle Versteller (53) wirkenden gemeinsamen Servomotor (64) umfasst.
Radialpresse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Eil-Verstellantrieb (51) ein selbsthemmendes Getriebe umfasst.
Radialpresse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Antriebsstrang (56) des Eil-Verstellantriebs (51) eine Trennkupplung (66), bevorzugt eine elektromechanische Trennkupplung vorgesehen ist.
Radialpresse nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsstrang (56) des Eil-Verstellantriebs (51) einen der Handbetätigung dienenden Eingang (67) aufweist.
Radialpresse nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Versteller (53) jeweils zwischen dem Zylinder (35) und der Kolbenstange (39) einer hydraulischen Zylinder-Kolben-Einheit (33) wirken.
Radialpresse nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Presskörper (8) Grundbacken (16) und an diesen auswechselbar befestigbare Pressbacken (17) umfassen, wobei die Erstreckung der Grundbacken (16) parallel zur Pressachse (X) mindestens doppelt so groß ist wie quer zu dieser und/oder zwischen den Grundbacken (16) und den Pressbacken (17) ein hydraulisch betätigbares Verriegelungssystem wirkt.
Radialpresse nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass nur die einer der beiden Ringstrukturen (2; 3) zugeordneten Stützflächen (11) zu der Pressachse (X) geneigt, die der anderen Ringstruktur zugeordneten Stützflächen (12) demgegenüber zu der Pressachse (X) senkrecht orientiert sind, wobei bevorzugt die zu der Pressachse (X) senkrecht orientierte Stützflächen (12) aufweisende Ringstruktur (2) als stationäre Ringstruktur (40) ausgeführt ist und zwischen der stationären Ringstruktur (40) und zumindest einem der Presskörper (8) eine Wegmesseinrichtung (29) mit radial orientierter Messrichtung wirkt.
Radialpresse nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Pressachse (X) vertikal orientiert ist, wobei eine der Ringstrukturen eine untere Ringstruktur (2) und die andere Ringstruktur eine obere Ringstruktur (3) bildet.
Radialpresse nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die untere Ringstruktur (2) sich über eine Tragstruktur (4) auf dem Untergrund mit Abstand zu diesem abstützt, wobei bevorzugt die obere Ringstruktur (3) sich zumindest im Umfang eines wesentlichen Teils ihrer eigenen Masse sowie derer der ihr zugeordneten Elemente der hydraulischen Zylinder-Kolben-Einheiten (33) über als Gasfedern (71) ausgeführte Federelemente (70), welche zwischen der unteren Ringstruktur (2) und den der oberen Ringstruktur (3) zugeordneten Elementen der hydraulischen Zylinder-Kolben-Einheiten (33) wirken, auf der unteren Ringstruktur (2) abstützt.
Radialpresse nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Presskörper (8) relativ zu den beiden Ringstrukturen (2; 3) zwangsgeführt sind, wobei bevorzugt die Zwangsführung (18; 19) jeweils über den Presskörpern (8) und der betreffenden Ringstruktur (2; 3) zugeordnete Paarungen von an den Presskörpern (8) ausgeführte Führungsnuten (20; 24) und in diese eingreifende Führungskörper (21) erfolgt, welche jeweils auf einem als Verstell-Exzenter ausgeführten Bolzen gelagerte Führungsrollen (23; 26) umfassen.