EP4275879A1 - Handbetätigte presse - Google Patents

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Publication number
EP4275879A1
EP4275879A1 EP23167469.8A EP23167469A EP4275879A1 EP 4275879 A1 EP4275879 A1 EP 4275879A1 EP 23167469 A EP23167469 A EP 23167469A EP 4275879 A1 EP4275879 A1 EP 4275879A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
cylinder
pressure
hand
piston
press
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.)
Pending
Application number
EP23167469.8A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Andreas Meyer
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.)
Gebrueder Schmidt Fabrik fuer Feinmechanik GmbH and Co KG
Original Assignee
Gebrueder Schmidt Fabrik fuer Feinmechanik 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 Gebrueder Schmidt Fabrik fuer Feinmechanik GmbH and Co KG filed Critical Gebrueder Schmidt Fabrik fuer Feinmechanik GmbH and Co KG
Publication of EP4275879A1 publication Critical patent/EP4275879A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • B30B1/02—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 lever mechanism
    • B30B1/04—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 lever mechanism operated by hand or foot
    • 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
    • B30B15/18—Control arrangements for fluid-driven presses controlling the reciprocating motion of the ram
    • B30B15/186—Controlling the return movement of the ram, e.g. decompression valves

Definitions

  • the present invention relates to a hand-operated press with an actuating member, the actuation of which is converted into a lifting movement of a press ram, the press further having a restoring mechanism for resetting the actuating member, which counteracts the actuation of the actuating member and causes a restoring movement of the press ram that is opposite to the lifting movement, wherein the return mechanism has a piston-cylinder unit with a piston movable in a cylinder, the piston separating the cylinder into a first cylinder space and a second cylinder space, the piston-cylinder unit being coupled to the press ram in such a way that the piston and the cylinder moves relative to each other during the lifting movement and the return movement.
  • a generic hand-operated press is from the DE 10 2018 105 537 A1 known.
  • Hand-operated presses also known as hand lever presses, are used in large numbers for manual assembly processes. These can be designed as toggle presses or rack presses.
  • toggle presses the press ram is moved by means of a toggle lever mechanism, which is driven by an actuating element that is usually designed as an actuating lever.
  • the press ram experiences a sinoidal movement.
  • the adjustment angle of the actuating lever (actuating element) increases, the press ram travels a smaller distance.
  • the toggle lever mechanism is in the so-called "extended position"
  • the stroke of the press ram is fully extended. Shortly before reaching the extended position of the toggle lever mechanism, a large force can be exerted on the press ram due to the design of the toggle lever mechanism.
  • Hand-operated presses with a toggle lever mechanism are therefore particularly suitable for pressing processes in which high force is required over a short distance.
  • the press ram is driven by a spur gear shaft that engages with a rack or a set of teeth incorporated into the press ram.
  • the spur gear shaft is usually firmly connected to the operating lever (actuating element).
  • the spur gear shaft can be made in one piece or in several pieces (shaft, shaft-hub connection, spur gear).
  • the ram stroke is determined by the length of the rack attached to the press ram or the length of the teeth integrated in the press ram and by the adjustment angle of the actuating lever. If the force on the actuating lever remains the same, the same pressing force is theoretically exerted over the entire ram stroke.
  • Hand lever presses with a rack are therefore particularly suitable for pressing processes in which continuous force is required over long distances.
  • Hand-operated presses regardless of whether they are designed as toggle presses or rack-and-pinion presses, are usually equipped with a reset mechanism that has the task of resetting the press ram and thus also the actuating element To move the pressing process back to its basic position.
  • a restoring spring can be used that is equipped as a conventional tension spring.
  • tension springs have to be designed to be relatively large, particularly with a large plunger stroke.
  • Torsion springs can also be used as an alternative to tension springs.
  • a fundamental disadvantage of using springs in the return mechanism is the force difference that arises between the starting position and the maximum plunger stroke. This not inconsiderable non-linearity over the entire working stroke cannot be changed with springs.
  • the restoring force and the restoring speed can hardly be changed with spring-based restoring mechanisms. If a pressing tool with a low mass is attached to the press ram, a restoring movement with high dynamics occurs in the press ram. This poses a great potential for danger. However, if a heavy pressing tool is attached to the press ram, the restoring force of the spring may not be sufficient to bring the press ram back into the starting position.
  • a pneumatic cylinder arrangement is used, with the help of which a force can be exerted on the press ram in order to support the working stroke as well as the return stroke if necessary.
  • the pneumatic cylinder arrangement has a control valve that can be actuated by an actuating element. Compressed air supplied from outside can be introduced into the pneumatic cylinder via this control valve in order to move the piston rod of the pneumatic cylinder arrangement, which is connected to the press ram.
  • a task is to improve the restoring mechanism so that it can be used largely autonomously and its restoring force and restoring speed can still be easily adjusted.
  • the reset mechanism has a pressure accumulator with a first pressure chamber, which is fluidly connected to the first cylinder chamber, and with a second pressure chamber, which is fluidly connected to the second cylinder chamber, having.
  • the first cylinder space, the second cylinder space, the first pressure space and the second pressure space are preferably sealed in such a way that a pressurized working fluid, preferably compressed air, can be received and stored therein.
  • a pressurized working fluid preferably compressed air
  • a pneumatic reset mechanism is achieved, which is designed as a type of closed system and can therefore be used relatively self-sufficiently.
  • the working fluid only needs to be supplied from the outside once at the beginning and then remains largely loss-free within the interconnected cylinder and pressure chambers.
  • the working medium is moved back and forth between the first pressure chamber and the first cylinder chamber and between the second pressure chamber and the second cylinder chamber, creating a type of double-acting pneumatic cylinder.
  • the working medium is displaced from the first cylinder chamber and pressed into the first pressure chamber.
  • the pressure in the first pressure chamber increases accordingly.
  • the pressure in the second cylinder chamber decreases slightly, which is why working medium flows in or flows out of the second pressure chamber into the second cylinder chamber.
  • the work applied by the user by actuating the actuating member is therefore stored in the form of a pressure increase in the first pressure chamber, so that this additional energy from the first pressure chamber can be used again for the subsequent resetting of the press ram.
  • the first pressure chamber is connected to the second pressure chamber via a pressure regulator.
  • the force exerted on the piston of the piston-cylinder unit during the return movement can be optimally adjusted. This force depends on the pressure difference between the pressures in the two pressure chambers.
  • the pressure regulator is therefore preferably set up to regulate a pressure difference between the first pressure located in the first pressure chamber and the second pressure located in the second pressure chamber.
  • the pressure regulator is particularly preferably set up to regulate this pressure difference to a constant pressure difference value or a predetermined pressure difference value range. This ensures that the restoring force remains more or less constant over several pressing cycles.
  • the pressure regulator is set up to adjust the pressure difference in such a way that the restoring mechanism exerts a force on the press ram that is proportional to the pressure difference in order to actuate the restoring movement.
  • the pressure regulator is preferably designed to be adjustable with respect to the pressure difference.
  • the pressure difference between the first and the second pressure chamber can be adjusted mechanically using a rotary knob.
  • the reset mechanism can be easily adjusted manually to a change in the weight of the press ram.
  • the setting of the pressure difference made via the pressure regulator can also be electronically controlled automatically depending on the weight of the press ram.
  • the piston has a piston rod which is arranged in the second cylinder space and is coupled to the press ram.
  • the piston rod can be connected to the press ram either directly or indirectly.
  • This arrangement has the advantage that the piston-cylinder unit exerts a restoring force on the press ram even when the pressure in the two pressure chambers of the pressure accumulator is the same.
  • the second cylinder space then corresponds to the "piston rod side" of the cylinder.
  • the piston area is reduced on the piston rod side, i.e. in the second cylinder chamber, by the area of the piston rod. If there is now the same pressure in both cylinder chambers, the piston rod extends and the press ram is reset.
  • it is preferred to generate a pressure difference in the two cylinder spaces the second pressure located in the second cylinder space being smaller than the first pressure located in the first cylinder space.
  • the first pressure chamber of the pressure accumulator connected to the first cylinder space has a larger volume than the second pressure chamber of the pressure accumulator connected to the second cylinder chamber.
  • the first pressure chamber of the pressure accumulator thus forms, so to speak, the main memory for the system pressure, while the second pressure chamber of the pressure accumulator functions as a type of compensating memory for the counterpressure exerted on the piston.
  • the volume of the second pressure chamber is at least five times larger than the volume of the cylinder.
  • the first cylinder chamber is connected to the first pressure chamber via a first throttle device.
  • the first throttle device can be, for example, a throttle valve that limits the volume flow entering the first cylinder space from the first pressure chamber.
  • a throttle device has particular safety advantages, since the reset mechanism does not reset the press ram and the actuating member too quickly when the pressure accumulator receives its initial filling with working medium. Without the first throttle device, the reset mechanism would otherwise suddenly reset the press ram and the actuating member when the first pressure chamber is filled with a pressure of, for example, 6 bar.
  • the second cylinder chamber is connected to the second pressure chamber via a second throttle device.
  • This second throttle device is preferably designed to be adjustable.
  • the piston-cylinder unit is offset in parallel and arranged laterally next to the press ram.
  • the press has a base on which the press ram is movably mounted, with the pressure accumulator being arranged on the base.
  • the actuating element is preferably a hand lever or a hand crank.
  • a further aspect of the present invention relates to a hand-operated press with a first actuating member coupled to a shaft, the actuation of which is converted into a lifting movement of a press ram coupled to the shaft, and a second actuating member coupled to the shaft, the actuation of which is also converted into a lifting movement of the press ram is implemented, the second actuator being connected to the shaft via a greater transmission than the first actuator.
  • a hand-operated press in which it is possible to effect a comparatively large stroke with the first actuating member With the second actuator a comparatively smaller stroke per revolution of the actuator is effected, but a significantly higher force can be exerted on the press ram.
  • the press ram can be adjusted in “rapid motion” with the help of the first actuating element and then a high pressing force can be generated with the help of the second actuating element. You can switch between this rapid traverse and the power stroke at any point by changing the corresponding actuator.
  • the press can also be operated over the entire stroke of the press ram with just one of the two actuating elements.
  • the first actuator is preferably connected to the shaft in a rotationally fixed manner.
  • the second actuator is preferably connected to the shaft via a gear.
  • a transmission ratio of the transmission is greater than or equal to 4:1, preferably greater than or equal to 8:1, particularly preferably greater than or equal to 16:1. This means that the force introduced at the second actuator is amplified by the transmission ratio by a factor of 4, 8 or even 16 compared to an actuation of the first actuator.
  • the angle of rotation of the second actuating member is also increased by the mentioned factor 4, 8 or 16 compared to the angle of rotation of the first actuating member.
  • the second actuator makes four times, eight times or sixteen times as many revolutions. In terms of safety, this is particularly questionable in the case of a rapid lifting movement caused by the first actuating element as well as in the return movement of the press ram, since the second actuating element then rotates very quickly.
  • a transmission input shaft is connected to the second actuator via a freewheel.
  • This freewheel prevents the second one from rotating too quickly Actuator when actuating the first actuator.
  • the freewheel is designed to enable the second actuator to come to a standstill when the first actuator is actuated.
  • the freewheel therefore acts as a type of clutch, which acts in such a way that an actuation of the first actuating element in the force or stroke direction (movement of the press ram downwards) does not cause a rotation of the second actuating element, but an actuation/rotation of the second actuating element in force or stroke direction causes the press ram to move with comparatively greater force and lower speed.
  • the first actuator preferably has a pivotable first lever (adjustment lever), while the second actuator has a pivotable second lever (power lever).
  • the freewheel is preferably designed as a sleeve freewheel. This is non-positively connected to the input shaft of the transmission.
  • the freewheel also has the advantage of acting as a torque limiter, protecting the gearbox from overload.
  • the freewheel allows the user to approach a workpiece to be machined with the press ram using the first actuating member, then bring the second actuating member into a position that is optimal for the user, and then initiate the power stroke using the second actuating member.
  • the transmission has a transmission input shaft connected to the second actuator and a transmission output shaft connected to the shaft, each of which is designed coaxially with the shaft.
  • the transmission output shaft is preferably connected in a rotationally fixed manner to the shaft to be driven.
  • the transmission output shaft is connected to the shaft to be driven via a shrink disk.
  • the shaft to be driven is connected to the press ram via a rotation-translation converter.
  • this rotation-translation converter has a gear and a toothing arranged on the press ram or a component coupled to it, into which the gear engages.
  • the gear is particularly preferably designed as a spur gear that is integrally connected to the shaft to be driven.
  • the shaft to be driven is therefore preferably designed as a spur gear shaft.
  • the Fig. 1-7 show an embodiment of a hand-operated press according to the present invention in various views.
  • the press is designated in its entirety by reference number 10.
  • the press 10 has a base part 12, which is typically referred to as a press stand.
  • the press stand 12 forms the basic structure of the press 10 and essentially serves as a support for the remaining components of the press 10.
  • the press stand 12 is normally placed on a surface, for example a workbench.
  • a so-called slider 14 is mounted on the press stand 12, which in the exemplary embodiment shown here is adjustable on the press stand 12 along the height direction, which is indicated by the double arrow 16. This adjustability allows the slider 14 to be adjusted accordingly depending on the workpiece size and the desired stroke along the height direction 16.
  • a first actuating member 18 and a second actuating member 20 are arranged on the slide 14. These actuators 18, 20 are used to operate the press 10 by hand.
  • the two actuating elements 18, 20 are arranged on opposite sides of the slide 14 and in the present case are each designed as a hand crank. Instead of a hand crank, an elongated lever, a wheel or another handle can in principle be used for the two actuating elements 18, 20 in order to operate the press 10 by hand.
  • the press 10 is designed as a rack and pinion press.
  • a press ram 24 is guided longitudinally in the housing of the slide 14, which is referred to as the slide housing 22.
  • a shaft 26 is arranged transversely, preferably orthogonally thereto, in the slide housing 22, which is shown in detail in particular in Fig. 6 and 7 is visible.
  • the shaft 26 is rotatably mounted in the slide housing 22.
  • the shaft 26 is designed as a spur gear shaft (see Fig. 7 ).
  • the spur gear shaft 26 can either be designed in one piece, with a spur gear 28 being integrally connected to the shaft 26.
  • the shaft 26 can also be designed in several parts, with the spur gear 28 being mounted on the shaft 26 with a corresponding shaft-hub connection.
  • the shaft 26 is coupled to the press ram 24. More precisely, the spur gear 28 engages in a toothing 30 provided on the rear side of the press ram 24 (see Fig. 7 ). However, it is understood that the toothing 30 does not necessarily have to be arranged on the press ram 24 itself. In principle, this could also be attached to a separate rod that is connected to the press ram 24 and is aligned coaxially or parallel to it.
  • the two actuating elements 18, 20 are coupled to the press ram 24 via the shaft 26 which is rotatably mounted in the slide housing 22.
  • An actuation of the two actuating elements 18, 20 is converted into a lifting movement of the press ram 24, in which the press ram 24 is moved downwards in the direction of arrow 32.
  • actuation of the two actuating elements 18, 20 in the opposite direction, i.e. counterclockwise, leads to a restoring movement in which the press ram 24 is moved upwards. In principle, it is sufficient to operate one of the two actuating elements 18, 20.
  • the first actuator 18 is connected directly (without translation) to the shaft 26.
  • the first actuator 18 is connected to the shaft 26 in a rotationally fixed manner. This corresponds to the usual design for conventional, hand-operated rack and pinion presses.
  • the pressing force of the press ram 24 is determined by the force introduced on the actuating member 18 and by the pitch circle diameter of the spur gear 28.
  • a comparatively quick adjustment (stroke movement) of the press ram 24 can be effected with the aid of the first actuating member 18, while actuating the second actuating member 20 enables the generation of a high pressing force with little effort.
  • the first actuator 18 is connected directly and in a rotationally fixed manner to the shaft 26. More precisely, the first actuator 18 is preferably connected to the shaft 26 in a force-fitting and/or positive manner. As already mentioned, the spur gear 28 is arranged on the shaft 26 (see Fig. 6 ). The power transmission from the first actuator 18 to the toothing 30 or the press ram 24 therefore takes place without translation. However, the power transmission from the second actuating member 20 to the shaft 26 or the press ram 24 is translated differently.
  • the actuator 20 is connected to the shaft 26 via a gear 34, which in Fig. 6 is only shown schematically.
  • the gear is preferably a planetary gear.
  • a planetary gearbox with a gear ratio of 4:1, 8:1 or even 16:1 is used.
  • a gear ratio of 16:1 means that the force introduced manually on the second actuator 20 is amplified by a factor of 16 due to the gear ratio.
  • the second actuating member 20 can be used to generate a 16-fold greater pressing force than the first actuating member 18 with the same force.
  • the adjustment path of the press ram 24 is 16 times smaller per revolution of the actuating member for the second actuating member 20 than for the second actuating member 20 first actuating element 18. The press ram 24 can therefore be adjusted much more quickly with the first actuating element 18.
  • a user of the press 10 therefore uses the first actuator 18 to adjust the press ram 24 in "rapid motion" until the workpiece is reached, and then uses the second actuator 20 for the actual pressing process.
  • the second actuating member 20 is set in rotation. Due to the gear ratio, the second actuator 20 would then rotate at a significantly higher speed (4x, 8x or 16x).
  • the second actuator 20 is not connected to the input shaft 36 of the transmission 34 in a rotationally fixed manner. Instead, the second actuator 20 is connected to the input shaft 36 of the transmission 34 via a freewheel 38.
  • the freewheel 38 is preferably designed as a sleeve freewheel. This creates a non-positive connection between the second actuator 20 and the transmission 34.
  • the transmission output shaft 40 is connected to the shaft 26 in a rotationally fixed manner. This connection is preferably a non-positive and/or positive connection. In the exemplary embodiment shown, the transmission output shaft 40 is connected to the shaft 26 via a shrink disk 42 (see Fig. 6 ).
  • the freewheel 38 is designed so that during a lifting movement (in rapid motion) carried out with the first actuating element 18, the second actuating element 20 stops when it is lightly touched.
  • the freewheel 38 therefore acts as a type of clutch, which acts in such a way that a rotation of the first actuating member does not cause a rotation of the second actuating member, but an actuation of the second actuating member causes a lifting movement or a return movement of the press ram 24 and thus also a rotation of the first actuating member 18 .
  • the freewheel 38 also has the advantage that it acts as a kind of torque limiter, which protects the transmission 34 from overload. Likewise, with the freewheel 38 it is possible for an operator of the press 10 to approach a workpiece to be machined using the first actuator 18, then the second actuator 20 via the freewheel function brings an optimal position for the operator and then initiates the power stroke by means of the second actuator 20. Switching between the rapid traverse stroke (first actuator 18) and the power stroke (second actuator 20) is possible at any point. Of course, it is also possible to adjust the press ram 24 over its entire stroke with only one of the two actuating elements 18, 20.
  • the third actuating element 44 shown serves to adjust the height of the slide housing 22.
  • the slide housing 22 can thus be adjusted in its entirety, i.e. together with the other two actuating elements 18, 20 and the press ram 24, relative to the base part 12.
  • the press 10 also has a reset mechanism 46.
  • This reset mechanism 46 serves to reset the press ram 24 and thus also the actuating elements 18, 20.
  • the reset mechanism 46 causes a restoring movement of the press ram 24, which is opposite to the lifting movement of the press ram. As a result of this restoring movement, the press ram 24 is moved upwards again and the two actuating elements 18, 20 are returned to their starting position.
  • the reset mechanism 46 has a pneumatic drive.
  • This includes a piston-cylinder unit 48 with a piston 52 movable in a cylinder 50.
  • This piston-cylinder unit 48 is motion-coupled to the press ram 24 and is supplied with compressed air via a corresponding pneumatic system. More specifically, the piston rod 54 connected to the piston 52 is connected to the press ram 24 via a plate-shaped connecting element 55.
  • the press ram 24 is moved upwards or reset. However, during the lifting movement of the press ram 24 (downward movement), the piston rod 54 moves into the cylinder 50.
  • the piston-cylinder unit 48 is preferably attached to the slide housing 22.
  • the press ram 24 and the piston-cylinder unit 48 are arranged parallel and offset from one another.
  • the reset mechanism 46 also includes a pressure accumulator 56, which supplies the piston-cylinder unit 46 with compressed air and is connected to the piston-cylinder unit 48 via corresponding compressed air lines 58, 60.
  • the pressure accumulator 56 is in detail Fig. 4 shown. Furthermore shows Fig. 5 a pneumatic circuit diagram to illustrate the functionality of the reset mechanism 46. As can be seen from this, the pressure accumulator 56 has a first pressure chamber 62 and a second pressure chamber 64.
  • the two pressure chambers 62, 64 are designed as separate, separate rooms. In the exemplary embodiment shown here, the two pressure chambers 62, 64 are separated from one another by a separating plate 66.
  • the first pressure chamber 62 is preferably designed to be larger than the second pressure chamber 64, since the first pressure chamber 62 serves as the main compressed air supply.
  • the first pressure chamber 62 is connected to a first cylinder chamber 68 of the cylinder 50 via the first compressed air line 58.
  • the second pressure chamber 64 is connected to a second cylinder chamber 70 of the cylinder 50 via the second compressed air line 60.
  • the two cylinder spaces 68, 70 are the two chambers of the cylinder 50 on opposite sides of the piston 52. Both cylinder spaces 68, 70 are separated from one another via the piston 52 and are each designed as sealed spaces. This means that compressed air only comes out of or into the two cylinder spaces 68, 70 via the compressed air lines 58, 60.
  • both pressure chambers 62, 64 of the pressure accumulator 56 are now filled with compressed air, this compressed air reaches the corresponding cylinder chambers 68, 70 of the cylinder 50. If both pressure chambers 62, 64 were to be subjected to the same pressure, the piston rod 54 would still open move out of the cylinder 50, which would cause the press ram 24 to be reset at least with little force. This is because the surface cross section of the second cylinder chamber 70 is smaller than the surface cross section of the first cylinder chamber 68 due to the piston rod 54.
  • the rodless first cylinder chamber 68 is preferably supplied with a constant pressure, for example a network pressure of 6 bar.
  • the second cylinder chamber 70 on the piston rod side is simultaneously supplied with a variable pressure that can be adjusted via a pressure regulator.
  • Said pressure regulator 72 is arranged in a connecting line between the first pressure chamber 62 and the second pressure chamber 64 of the pressure accumulator 56. This pressure regulator 72 is set up to regulate a pressure difference between a first pressure located in the first pressure chamber 62 and a second pressure located in the second pressure chamber 64.
  • the differential pressure can preferably be adjusted using the pressure regulator 72 via a corresponding rotary knob 74. Since the two pressure chambers 62, 64, as already mentioned, are each connected to the two cylinder chambers 68, 70 of the cylinder 50, the restoring force emanating from the restoring mechanism 46 can be adjusted using the pressure regulator 72.
  • a first throttle device 76 which is arranged between the first pressure chamber 62 and the first cylinder chamber 68, prevents a sudden reset of the press ram 24 during the initial or refilling of the pressure accumulator 56.
  • This first throttle device 76 can be designed, for example, as a channel narrowing.
  • a second throttle device 78 which in the present case is designed as an adjustable throttle check valve, is used to adjust the restoring speed of the press ram 24.
  • the restoring speed can thus be set separately independently of the restoring force.
  • the arrangement shown can be used to create a closed, pneumatic system from which compressed air only escapes through possible leaks.
  • the pneumatic reset mechanism 46 according to the invention is according to However, it can be used independently after the initial filling and only needs to be refilled with compressed air after a large number of pressing or resetting processes.
  • the pressure accumulator 56 can be filled via an inlet opening 82, which is connected to the first pressure chamber 62 via a throttle check valve 80.
  • a safety valve 84 connected to the first pressure chamber 62 prevents excessive pressure in the first pressure chamber 62.
  • the safety valve 84 is set up, for example, to allow compressed air to escape from the first pressure chamber 62 at a pressure above 6 bar. The pressure within the first pressure chamber 62 is measured using a manometer 86.
  • the piston rod 54 is retracted into the cylinder 50 counter to the pressure generated on the piston 52 by the compressed air in the first cylinder chamber 68.
  • the work done by hand not only pushes the press ram 24 down, but also the compressed air from the first cylinder chamber 68 back into the first pressure chamber 62.
  • the pressure in the first pressure chamber 62 increases slightly and decreases somewhat in the second pressure chamber 64.
  • compressed air passes from the first pressure chamber 62 into the first cylinder chamber 68, whereby the piston 52 is moved, the piston rod 54 is moved out of the cylinder 50 and compressed air from the second cylinder chamber 70 reaches the second pressure chamber 64.
  • the volumes of the pressure chambers 62, 64 are matched accordingly to the volumes of the cylinder chambers 68, 70. More specifically, it is preferred that the volume of the second pressure chamber 64 of the pressure accumulator 56 is at least five times as large as the volume of the cylinder 50 of the piston-cylinder unit 48.
  • the volume of the first pressure chamber 62 of the pressure accumulator 56 is preferably chosen to be as large as possible, at least larger than the volume of the second pressure chamber 64, since this first pressure chamber 62 is responsible for the system pressure. This means that the larger the volume of the first pressure chamber 62, the lower the influence of system leaks.
  • a large number of pressing processes or reset processes can be carried out by filling the pressure accumulator 56.
  • the pressure accumulator 56 can be refilled, for example, using a manual foot pump, a hand pump or a battery-operated pump.
  • the two presented aspects of the invention can also be used independently of one another in any hand-operated press. This does not necessarily have to be a rack and pinion press. In principle, both aspects could also be used with a toggle press or a motor-operated press.

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  • Press Drives And Press Lines (AREA)

Abstract

Handbetätigte Presse (10) mit einem Betätigungsorgan (18, 20), dessen Betätigung in eine Hubbewegung eines Pressenstößels (24) umgesetzt wird, wobei die Presse (10) ferner einen Rückstellmechanismus (46) zur Rückstellung des Betätigungsorgans (18, 20) aufweist, der der Betätigung des Betätigungsorgans (18, 20) entgegenwirkt und eine der Hubbewegung entgegengesetzte Rückstellbewegung des Pressenstößels (24) bewirkt, wobei der Rückstellmechanismus (46) eine Kolben-Zylinder-Einheit (48) mit einem in einem Zylinder (50) beweglichen Kolben (52) aufweist, wobei der Kolben (52) den Zylinder (50) in einen ersten Zylinderraum (68) und einen zweiten Zylinderraum (70) trennt, wobei die Kolben-Zylinder-Einheit (48) derart mit dem Pressenstößel (24) gekoppelt ist, dass sich der Kolben (52) und der Zylinder (50) bei der Hubbewegung und der Rückstellbewegung relativ zueinander bewegen, dadurch gekennzeichnet, dass der Rückstellmechanismus (46) ferner einen Druckspeicher (56) mit einem ersten Druckraum (62), der fluidisch mit dem ersten Zylinderraum (68) verbunden ist, und mit einem zweiten Druckraum (64), der fluidisch mit dem zweiten Zylinderraum (70) verbunden ist, aufweist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine handbetätigte Presse mit einem Betätigungsorgan, dessen Betätigung in eine Hubbewegung eines Pressenstößels umgesetzt wird, wobei die Presse ferner einen Rückstellmechanismus zur Rückstellung des Betätigungsorgans aufweist, der der Betätigung des Betätigungsorgans entgegenwirkt und eine der Hubbewegung entgegengesetzte Rückstellbewegung des Pressenstößels bewirkt, wobei der Rückstellmechanismus eine Kolben-Zylinder-Einheit mit einem in einem Zylinder beweglichen Kolben aufweist, wobei der Kolben den Zylinder in einen ersten Zylinderraum und einen zweiten Zylinderraum trennt, wobei die Kolben-Zylinder-Einheit derart mit dem Pressenstößel gekoppelt ist, dass sich der Kolben und der Zylinder bei der Hubbewegung und der Rückstellbewegung relativ zueinander bewegen.
  • Eine gattungsgemäße handbetätigte Presse ist aus der DE 10 2018 105 537 A1 bekannt.
  • Handbetätigte Pressen, welche auch als Handhebelpressen bezeichnet werden, werden für manuelle Montageprozesse in großer Stückzahl eingesetzt. Diese können als Kniehebelpressen oder Zahnstangenpressen ausgeführt sein.
  • Bei Kniehebelpressen wird der Pressenstößel mittels einer Kniehebelmechanik, welche durch ein meist als Betätigungshebel ausgeführtes Betätigungsorgan angetrieben wird, bewegt. Der Pressenstößel erfährt hierbei eine sinoide Bewegung. Mit zunehmendem Verstellwinkel des Betätigungshebels (Betätigungsorgans) übt der Pressenstößel eine kleinere Wegstrecke aus. Befindet sich der Kniehebelmechanismus in der sog. "Streckstellung", ist der Hub des Pressenstößels voll ausgefahren. Kurz vor Erreichen der Streckstellung des Kniehebelmechanismus kann, bedingt durch den Aufbau der Kniehebelmechanik, eine große Kraft auf den Pressenstößel ausgeübt werden. Handbetätigte Pressen mit Kniehebelmechanik (Kniehebelpressen) eignen sich daher vorzugsweise für Pressprozesse, bei denen eine hohe Kraft auf kleiner Wegstrecke benötigt wird.
  • Bei Zahnstangenpressen wird der Pressenstößel über eine Stirnradwelle, die in eine Zahnstange oder eine in den Pressenstößel eingebrachte Verzahnung eingreift, angetrieben. Die Stirnradwelle ist meist mit dem Betätigungshebel (Betätigungsorgan) fest verbunden. Die Stirnradwelle kann einteilig oder mehrteilig (Welle, Welle-Nabe-Verbindung, Stirnrad) ausgebildet sein.
  • Bei diesen Zahnstangenpressen wird der Stößelhub durch die Länge der an dem Pressenstößel angebrachten Zahnstange bzw. die Länge der im Pressenstößel integrierten Verzahnung sowie durch den Verstellwinkel des Betätigungshebels bestimmt. Bei gleichbleibender Krafteinwirkung auf den Betätigungshebel wird theoretisch die gleiche Presskraft über den gesamten Stößelhub ausgeübt. Handhebelpressen mit Zahnstange (Zahnstangenpressen) eignen sich daher vorzugsweise für Pressprozesse, bei denen eine kontinuierliche Kraft auf großer Wegstrecke benötigt wird.
  • Handbetätigte Pressen sind, unabhängig davon ob sie als Kniehebelpressen oder Zahnstangenpressen ausgebildet sind, meist mit einem Rückstellmechanismus ausgestattet, der die Aufgabe hat, den Pressenstößel und somit auch das Betätigungsorgan nach dem Pressprozess zurück in seine Grundstellung zu bewegen. In diesem Rückstellmechanismus kann beispielsweise eine Rückstellfeder eingesetzt werden, die als konventionelle Zugfeder ausgestattet ist. Nachteilig hierbei sind jedoch die Einbauverhältnisse, da solche Zugfedern insbesondere bei einem großen Stößelhub relativ groß ausgestaltet sein müssen. Alternativ zu Zugfedern können auch Torsionsfedern eingesetzt werden. Ein grundsätzlicher Nachteil bei der Verwendung von Federn in dem Rückstellmechanismus ist die Kraftdifferenz, welche sich zwischen Ausgangsstellung und maximalem Stößelhub ergibt. Diese nicht unerhebliche Nichtlinearität über den gesamten Arbeitshub kann bei Federn auch nicht verändert werden.
  • Des Weiteren lässt sich die Rückstellkraft und die Rückstellgeschwindigkeit bei federbasierten Rückstellmechanismen kaum ändern. Wird ein Presswerkzeug mit geringer Masse an den Pressenstößel angebaut, so kommt es zu einer Rückstellbewegung mit hoher Dynamik des Pressenstößels. Dies birgt ein großes Gefahrenpotenzial. Wird hingegen ein Presswerkzeug mit hohem Gewicht an den Pressenstößel angebaut, so reicht die Rückstellkraft der Feder unter Umständen nicht aus, um den Pressenstößel wieder in die Ausgangsstellung zu bringen. Bei der eingangs genannten DE 10 2018 105 537 A1 kommt eine Pneumatikzylinder-Anordnung zum Einsatz, mit Hilfe derer sich eine Kraft auf den Pressenstößel ausüben lässt, um den Arbeitshub wie auch den Rückstellhub bei Bedarf zu unterstützen. Die Pneumatikzylinder-Anordnung weist hierzu ein Steuerventil auf, das von einem Betätigungselement betätigbar ist. Über dieses Steuerventil kann von außen zugeführte Druckluft in den Pneumatikzylinder eingeführt werden, um damit die Kolbenstange der Pneumatikzylinder-Anordnung zu bewegen, welche mit dem Pressenstößel verbunden ist.
  • Eine solche pneumatische Rückstellung des Pressenstößels ist gegenüber der zuvor erwähnten federbasierten Rückstellung insbesondere dahingehend vorteilhaft, dass diese einfach regulierbar ist. Nachteilig daran ist jedoch die Tatsache, dass die in der DE 10 2018 105 537 A1 vorgestellte Presse nicht autark einsetzbar ist, da für die pneumatische Rückstellung ein dauerhafter Druckluftanschluss erforderlich ist.
  • Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine handbetätigte Presse mit einem verbesserten Rückstellmechanismus bereitzustellen. Dabei ist es insbesondere eine Aufgabe, den Rückstellmechanismus dahingehend zu verbessern, dass dieser weitestgehend autark einsetzbar ist und sich dessen Rückstellkraft und dessen Rückstellgeschwindigkeit dennoch leicht einstellen lassen.
  • Diese Aufgabe wird ausgehend von einer handbetätigten Presse der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Rückstellmechanismus einen Druckspeicher mit einem ersten Druckraum, der fluidisch mit dem ersten Zylinderraum verbunden ist, und mit einem zweiten Druckraum, der fluidisch mit dem zweiten Zylinderraum verbunden ist, aufweist.
  • Der erste Zylinderraum, der zweite Zylinderraum, der erste Druckraum und der zweite Druckraum sind vorzugsweise derart abgedichtet, dass darin ein unter Druck stehendes Arbeitsfluid, vorzugsweise Druckluft, aufnehmbar und speicherbar ist.
  • Auf diese Weise wird ein pneumatischer Rückstellmechanismus erreicht, der als eine Art geschlossenes System ausgebildet ist und sich dadurch relativ autark einsetzen lässt. Das Arbeitsfluid muss lediglich zu Beginn einmal von außen zugeführt werden und verbleibt dann weitestgehend verlustfrei innerhalb der miteinander verbundenen Zylinder- und Druckräume.
  • Während der Hubbewegung und der Rückstellbewegung des Pressenstößels wird das Arbeitsmedium jeweils zwischen dem ersten Druckraum und dem ersten Zylinderraum sowie zwischen dem zweiten Druckraum und dem zweiten Zylinderraum hin und her bewegt, wodurch eine Art doppelt-wirkender Pneumatikzylinder entsteht. Damit ist gemeint, dass nicht nur einer der beiden Zylinderräume, sondern beide Zylinderräume, beidseits des Kolbens, mit Druck beaufschlagt werden. Durch Einstellung der Druckdifferenz in den beiden Zylinderräumen lässt sich die von der Kolben-Zylinder-Einheit erzeugte Rückstellkraft einstellen.
  • Während der Hubbewegung des Pressenstößels, die durch eine von außen von dem Benutzer auf das Betätigungsorgan ausgeübte Kraft bewirkt wird, wird das Arbeitsmedium aus dem ersten Zylinderraum verdrängt und in den ersten Druckraum hineingepresst. Hierdurch nimmt der Druck im ersten Druckraum entsprechend zu. Auf der gegenüberliegenden Seite des Kolbens nimmt der Druck im zweiten Zylinderraum währenddessen etwas ab, weshalb Arbeitsmedium aus dem zweiten Druckraum in den zweiten Zylinderraum einströmt bzw. nachfließt. Die von dem Benutzer durch Betätigen des Betätigungsorgans aufgebrachte Arbeit wird also in Form einer Druckerhöhung im ersten Druckraum gespeichert, so dass diese zusätzliche Energie aus dem ersten Druckraum wieder für die anschließende Rückstellung des Pressenstößels verwendbar ist.
  • Das auf diese Weise geschlossene pneumatische System arbeitet nahezu verlustfrei. Lediglich die durch Reibung und kleinere Undichtigkeiten entstehenden Verluste müssen mit der Zeit wieder ausgeglichen werden, indem Arbeitsmedium in den Druckspeicher nachgefüllt wird. Es hat sich jedoch gezeigt, dass bei einer entsprechend reibungsarmen Ausgestaltung der Kolben-Zylinder-Einheit und einer entsprechenden Abdichtung ein solches Nachfüllen erst nach einer vergleichsweisen großen Anzahl von Zyklen erforderlich ist.
  • Gemäß einer Ausgestaltung ist der erste Druckraum mit dem zweiten Druckraum über einen Druckregler verbunden.
  • Mit Hilfe dieses Druckreglers lässt sich die auf den Kolben der Kolben-Zylinder-Einheit während der Rückstellbewegung ausgeübte Kraft optimal justieren. Diese Kraft ist abhängig von der Druckdifferenz der in den beiden Druckräumen befindlichen Drücke.
  • Der Druckregler ist daher vorzugsweise dazu eingerichtet, eine Druckdifferenz zwischen dem im ersten Druckraum befindlichen ersten Druck und dem im zweiten Druckraum befindlichen zweiten Druck zu regeln. Besonders bevorzugt ist der Druckregler dazu eingerichtet, diese Druckdifferenz auf einen konstanten Druck-Differenz-Wert oder einen vorgegebenen Druck-Differenz-Wertebereich zu regeln. Damit ist sichergestellt, dass die Rückstellkraft über mehrere Presszyklen mehr oder weniger konstant bleibt.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist der Druckregler dazu eingerichtet, die Druckdifferenz derart einzustellen, dass der Rückstellmechanismus zur Betätigung der Rückstellbewegung eine zu der Druckdifferenz proportionale Kraft auf den Pressenstößel ausübt.
  • Der Druckregler ist vorzugsweise bezüglich der Druckdifferenz einstellbar ausgestaltet. Beispielsweise lässt sich die Druckdifferenz zwischen dem ersten und dem zweiten Druckraum mit Hilfe eines Drehknopfes mechanisch einstellen. Auf diese Weise kann der Rückstellmechanismus sehr einfach von Hand an eine Änderung des Gewichts des Pressenstößels angepasst werden. Selbstverständlich lässt sich die über den Druckregler vorgenommene Einstellung der Druckdifferenz auch automatisiert in Abhängigkeit des Gewichts des Pressenstößels elektronisch regeln.
  • Gemäß einer Ausgestaltung weist der Kolben eine Kolbenstange auf, die in dem zweiten Zylinderraum angeordnet ist und mit dem Pressenstößel gekoppelt ist. Die Kolbenstange kann mit dem Pressenstößel entweder direkt oder indirekt verbunden sein.
  • Diese Anordnung hat den Vorteil, dass die Kolben-Zylinder-Einheit auch dann eine Rückstellkraft auf den Pressenstößel ausübt, wenn der Druck in den beiden Druckräumen des Druckspeichers gleich groß ist. Der zweite Zylinderraum entspricht dann nämlich der "Kolbenstangenseite" des Zylinders. Die Kolbenfläche wird auf der Kolbenstangenseite, also in dem zweiten Zylinderraum, durch die Fläche der Kolbenstange reduziert. Herrscht nun in beiden Zylinderräumen der gleiche Druck, kommt es zu einem Ausfahren der Kolbenstange und damit zu einer Rückstellung des Pressenstößels. Zur Erhöhung der Rückstellkraft ist es jedoch bevorzugt, eine Druckdifferenz in den beiden Zylinderräumen zu erzeugen, wobei der in dem zweiten Zylinderraum befindliche zweite Druck kleiner ist als der in dem ersten Zylinderraum befindliche erste Druck.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist es bevorzugt, dass der mit dem ersten Zylinderraum verbundene erste Druckraum des Druckspeichers ein größeres Volumen hat als der mit dem zweiten Zylinderraum verbundene zweite Druckraum des Druckspeichers. Der erste Druckraum des Druckspeichers bildet somit sozusagen den Hauptspeicher für den Systemdruck, während der zweite Druckraum des Druckspeichers als eine Art Ausgleichsspeicher für den auf den Kolben ausgeübten Gegendruck fungiert. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist es vorgesehen, dass das Volumen des zweiten Druckraums mindestens fünfmal größer ist als das Volumen des Zylinders.
  • Damit ist sichergestellt, dass der als Ausgleichsbehälter fungierende zweite Druckraum des Druckspeichers groß genug ist, dass die beim Ausfahren der Kolbenstange, also während der Rückstellbewegung, ausgestoßene Druckluft, welche sich in dem zweiten Zylinderraum befindet, nur zu einer geringen Druckerhöhung in dem zweiten Druckraum führt. Anderenfalls könnte dies die eingestellte Druckdifferenz zwischen dem ersten und dem zweiten Druckraum verstellen und damit zu einer Veränderung der Rückstellkraft des Rückstellmechanismus führen. Zudem könnte ein zu großer, zeitweiliger Überdruck im zweiten Druckraum dazu führen, dass der Druckregler zur Einhaltung der eingestellten Druckdifferenz Arbeitsmedium (z.B. Luft) aus dem zweiten Druckraum nach außen ablässt. Dies wiederum würde zu einer Minderung des Gesamtdrucks des Gesamtsystems des Rückstellmechanismus führen und ein früheres "Wiederauffüllen" mit Arbeitsmedium notwendig machen.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist der erste Zylinderraum mit dem ersten Druckraum über eine erste Drosseleinrichtung verbunden.
  • Bei der ersten Drosseleinrichtung kann es sich beispielsweise um ein Drosselventil handeln, das den von dem ersten Druckraum in den ersten Zylinderraum eintretenden Volumenstrom begrenzt. Eine solche Drosseleinrichtung hat insbesondere sicherheitstechnische Vorteile, da der Rückstellmechanismus den Pressenstößel und das Betätigungsorgan dann nicht allzu schnell zurückstellt, wenn der Druckspeicher seine Anfangsbefüllung mit Arbeitsmedium erhält. Ohne die erste Drosseleinrichtung würde ansonsten nämlich der Rückstellmechanismus den Pressenstößel und das Betätigungsorgan schlagartig zurückstellen, wenn der erste Druckraum mit einem Druck von beispielsweise 6 bar befüllt wird.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist der zweite Zylinderraum mit dem zweiten Druckraum über eine zweite Drosseleinrichtung verbunden.
  • Diese zweite Drosseleinrichtung ist vorzugsweise einstellbar ausgestaltet.
  • Mit Hilfe einer solchen einstellbaren zweiten Drosseleinrichtung lässt sich die Geschwindigkeit der von dem Rückstellmechanismus bewirkten Rückstellbewegung sehr exakt regulieren. Diese Art der Geschwindigkeitsregulierung ist unabhängig von der zuvor beschriebenen Regulierung der Rückstellkraft des Rückstellmechanismus.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist die Kolben-Zylinder-Einheit parallel versetzt, seitlich neben dem Pressenstößel angeordnet.
  • Dies ermöglicht eine platzsparende Anordnung bei gleichzeitig guter Kraftübertragung, beispielsweise über eine Verbindungsplatte oder ein entsprechendes Gestänge zwischen der Kolbenstange der Kolben-Zylinder-Einheit und dem Pressenstößel.
  • In einer weiteren Ausgestaltung weist die Presse eine Basis auf, an der der Pressenstößel beweglich gelagert ist, wobei der Druckspeicher an der Basis angeordnet ist.
  • Dies führt zu einer räumlich kompakten Ausgestaltung der Presse, welche autark und nahezu frei beweglich ist und lediglich zum Nachbefüllen des Druckspeichers an ein Druckluftnetz oder eine entsprechende Druckluftpumpe angeschlossen werden muss.
  • Bei dem Betätigungsorgan handelt es sich erfindungsgemäß vorzugsweise um einen Handhebel oder eine Handkurbel.
  • Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine handbetätigte Presse mit einem mit einer Welle gekoppelten ersten Betätigungsorgan, dessen Betätigung in eine Hubbewegung eines an die Welle gekoppelten Pressenstößels umgesetzt wird, und einem mit der Welle gekoppelten zweiten Betätigungsorgan, dessen Betätigung ebenfalls in eine Hubbewegung des Pressenstößels umgesetzt wird, wobei das zweite Betätigungsorgan mit der Welle über eine größere Übersetzung verbunden ist als das erste Betätigungsorgan.
  • Auf diese Weise wird eine handbetätigte Presse bereitgestellt, bei der es möglich ist, mit dem ersten Betätigungsorgan einen vergleichsweisen großen Hub zu bewirken, während mit dem zweiten Betätigungsorgan ein vergleichsweise geringerer Hub pro Umdrehung des Betätigungsorgans bewirkt wird, aber eine deutlich höhere Kraft auf den Pressenstößel ausgeübt werden kann. Mit anderen Worten lässt sich mit Hilfe des ersten Betätigungsorgans der Pressenstößel im "Eilgang" verstellen und anschließend mit Hilfe des zweiten Betätigungsorgans eine hohe Presskraft erzeugen. Zwischen diesem Eilgang und dem Krafthub kann an jeder beliebigen Stelle gewechselt werden, indem der Benutzer das entsprechende Betätigungsorgan wechselt. Selbstverständlich kann die Presse auch über den gesamten Hub des Pressenstößels mit nur einem der beiden Betätigungsorgane betrieben werden.
  • Das erste Betätigungsorgan ist vorzugsweise drehfest mit der Welle verbunden.
  • Das zweite Betätigungsorgan ist vorzugsweise über ein Getriebe mit der Welle verbunden.
  • Gemäß einer Ausgestaltung ist ein Übersetzungsverhältnis des Getriebes größer oder gleich 4:1, vorzugsweise größer oder gleich 8:1, besonders bevorzugt größer oder gleich 16:1. Dies bedeutet, dass die am zweiten Betätigungsorgan eingeleitete Kraft durch das Übersetzungsverhältnis um Faktor 4, 8 oder sogar 16 im Vergleich zu einer Betätigung des ersten Betätigungsorgans verstärkt wird.
  • Allerdings ist der Drehwinkel des zweiten Betätigungsorgans auch um den genannten Faktor 4, 8 oder 16 gegenüber dem Drehwinkel des ersten Betätigungsorgans vergrößert. Anders ausgedrückt, macht das zweite Betätigungsorgan bei einer Betätigung des ersten Betätigungsorgans um eine Umdrehung viermal, achtmal bzw. sechzehnmal so viele Umdrehungen. Dies ist sicherheitstechnisch insbesondere bei einer mit dem ersten Betätigungsorgan verursachten Eil-Hubbewegung wie auch bei der Rückstellbewegung des Pressenstößels bedenklich, da sich das zweite Betätigungsorgan dann sehr schnell dreht.
  • Um dies zu vermeiden, ist es gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung vorgesehen, dass eine Getriebe-Eingangswelle mit dem zweiten Betätigungsorgan über einen Freilauf verbunden ist. Dieser Freilauf verhindert ein zu schnelles Mitdrehen des zweiten Betätigungsorgans bei Betätigung des ersten Betätigungsorgans. Der Freilauf ist mit anderen Worten also dazu eingerichtet, einen Stillstand des zweiten Betätigungsorgans bei einer Betätigung des ersten Betätigungsorgans zu ermöglichen.
  • Der Freilauf wirkt also als eine Art Kupplung, die derart wirkt, dass eine Betätigung des ersten Betätigungsorgans in Kraft- bzw. Hubrichtung (Bewegung des Pressenstößels nach unten) keine Drehung des zweiten Betätigungsorgans bewirkt, aber eine Betätigung/Drehung des zweiten Betätigungsorgans in Kraft- bzw. Hubrichtung eine Bewegung des Pressenstößels mit vergleichsweise größerer Kraft und geringerer Geschwindigkeit bewirkt.
  • Das erste Betätigungsorgan weist vorzugsweise einen schwenkbaren ersten Hebel (Verstellhebel) auf, während das zweite Betätigungsorgan einen schwenkbaren zweiten Hebel (Krafthebel) aufweist.
  • Der Freilauf ist vorzugsweise als Hülsenfreilauf ausgestaltet. Dieser ist kraftschlüssig mit der Eingangswelle des Getriebes verbunden. Der Freilauf hat auch den Vorteil, dass er als Drehmomentbegrenzer wirkt, der das Getriebe vor Überlast schützt. Zudem ermöglicht der Freilauf dem Benutzer, ein zu bearbeitendes Werkstück mit Hilfe des ersten Betätigungsorgans mit dem Pressenstößel anzufahren, dann das zweite Betätigungsorgan in eine für den Nutzer optimale Stellung zu bringen, um anschließend den Krafthub mit Hilfe des zweiten Betätigungsorgans einzuleiten.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung weist das Getriebe eine mit dem zweiten Betätigungsorgan verbundene Getriebe-Eingangswelle und eine mit der Welle verbundene Getriebe-Ausgangswelle auf, die jeweils koaxial zu der Welle ausgestaltet sind. Eine solche Ausgestaltung des Getriebes koaxial mit der anzutreibenden Welle ermöglicht eine sehr kompakte Ausführung der Presse.
  • Die Getriebe-Ausgangswelle ist mit der anzutreibenden Welle vorzugsweise drehfest verbunden. Beispielsweise ist die Getriebe-Ausgangswelle über eine Schrumpfscheibe mit der anzutreibenden Welle verbunden.
  • Die anzutreibende Welle ist gemäß einer weiteren Ausgestaltung mit dem Pressenstößel über einen Rotations-Translations-Wandler verbunden.
  • Dieser Rotations-Translations-Wandler weist gemäß einer weiteren Ausgestaltung ein Zahnrad auf sowie eine an dem Pressenstößel oder einem mit diesem gekoppelten Bauteil angeordnete Verzahnung, in die das Zahnrad eingreift. Besonders bevorzugt ist das Zahnrad als Stirnrad ausgestaltet, das integral mit der anzutreibenden Welle verbunden ist. Die anzutreibende Welle ist also vorzugsweise als Stirnradwelle ausgestaltet.
  • 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.
  • Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1
    eine perspektivische Ansicht einer handbetätigten Presse gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
    Fig. 2
    eine Frontansicht der handbetätigten Presse aus Fig. 1;
    Fig. 3
    eine Seitenansicht der handbetätigten Presse aus Fig. 1;
    Fig. 4
    ein Detail aus Fig. 3;
    Fig. 5
    eine schematische Prinzipdarstellung zur Erläuterung einer Funktion der handbetätigten Presse gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
    Fig. 6
    ein Detail der handbetätigten Presse aus Fig. 1 in einer Querschnitt-Darstellung; und
    Fig. 7
    eine in Fig. 2 angedeutete Längsschnitt-Darstellung der handbetätigten Presse aus Fig. 1.
  • Die Fig. 1-7 zeigen ein Ausführungsbeispiel einer handbetätigten Presse gemäß der vorliegenden Erfindung in verschiedenen Ansichten. Die Presse ist darin in ihrer Gesamtheit mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet. Die Presse 10 weist ein Basisteil 12 auf, welches typischerweise als Pressenständer bezeichnet wird. Der Pressenständer 12 bildet die Grundstruktur der Presse 10 und dient im Wesentlichen als Träger für die übrigen Bauteile der Presse 10. Der Pressenständer 12 wird normalerweise auf einem Untergrund, beispielsweise einer Werkbank, abgestellt.
  • Am Pressenständer 12 ist ein sog. Schieber 14 montiert, der in dem vorliegend gezeigten Ausführungsbeispiel entlang der Höhenrichtung, welche mit dem Doppelpfeil 16 angedeutet ist, am Pressenständer 12 verstellbar angeordnet ist. Durch diese Verstellbarkeit lässt sich der Schieber 14 je nach Werkstückgröße und gewünschtem Hub entlang der Höhenrichtung 16 entsprechend einstellen.
  • An dem Schieber 14 ist ein erstes Betätigungsorgan 18 und ein zweites Betätigungsorgan 20 angeordnet. Diese Betätigungsorgane 18, 20 dienen der Betätigung der Presse 10 von Hand. Die beiden Betätigungsorgane 18, 20 sind auf gegenüberliegenden Seiten des Schiebers 14 angeordnet und im vorliegenden Fall jeweils als Handkurbel ausgestaltet. Anstelle einer Handkurbel kann für die beiden Betätigungsorgane 18, 20 grundsätzlich auch ein länglicher Hebel, ein Rad oder ein anderweitiger Griff verwendet werden, um die Presse 10 von Hand zu betätigen.
  • Die Presse 10 ist gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel als Zahnstangenpresse ausgestaltet. Im Gehäuse des Schiebers 14, welches als Schiebergehäuse 22 bezeichnet wird, ist ein Pressenstößel 24 längs geführt. Quer, vorzugsweise orthogonal dazu, ist in dem Schiebergehäuse 22 eine Welle 26 angeordnet, die im Detail insbesondere in Fig. 6 und 7 ersichtlich ist.
  • Die Welle 26 ist in dem Schiebergehäuse 22 drehbar gelagert. In dem vorliegend gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Welle 26 als Stirnradwelle ausgestaltet (siehe Fig. 7). Die Stirnradwelle 26 kann entweder einteilig ausgestaltet sein, wobei ein Stirnrad 28 integral mit der Welle 26 verbunden ist. Alternativ dazu kann die Welle 26 auch mehrteilig ausgestaltet sein, wobei das Stirnrad 28 mit einer entsprechenden Wellen-Nabe-Verbindung auf der Welle 26 montiert ist.
  • Die Welle 26 ist mit dem Pressenstößel 24 gekoppelt. Genauer gesagt, greift das Stirnrad 28 in eine auf der Hinterseite des Pressenstößels 24 vorgesehene Verzahnung 30 ein (siehe Fig. 7). Es versteht sich jedoch, dass die Verzahnung 30 nicht zwangsläufig an dem Pressenstößel 24 selbst angeordnet sein muss. Grundsätzlich ließe sich diese auch an einer separaten Stange anbringen, die mit dem Pressenstößel 24 verbunden ist und koaxial oder parallel zu diesem ausgerichtet ist.
  • Die beiden Betätigungsorgane 18, 20 sind über die in dem Schiebergehäuse 22 drehbar gelagerte Welle 26 mit dem Pressenstößel 24 gekoppelt. Eine Betätigung der beiden Betätigungsorgane 18, 20 wird in eine Hubbewegung des Pressenstößels 24 umgesetzt, bei der der Pressenstößel 24 nach unten in Richtung des Pfeils 32 bewegt wird. Eine Betätigung der beiden Betätigungsorgane 18, 20 in entgegengesetzter Richtung, also im Gegenuhrzeigersinn, führt hingegen zu einer Rückstellbewegung, bei der der Pressenstößel 24 nach oben bewegt wird. Grundsätzlich genügt die Betätigung eines der beiden Betätigungsorgane 18, 20.
  • Das erste Betätigungsorgan 18 ist direkt (ohne Übersetzung) mit der Welle 26 verbunden. Das erste Betätigungsorgan 18 ist mit anderen Worten also drehfest mit der Welle 26 verbunden. Dies entspricht der üblichen Ausgestaltung bei konventionellen, handbetätigten Zahnstangenpressen. Die Presskraft des Pressenstößels 24 wird dabei durch die am Betätigungsorgan 18 eingeleitete Kraft sowie durch den Teilkreisdurchmesser des Stirnrads 28 bestimmt.
  • Soll ein hohes Drehmoment über das Stirnrad 28 auf die Verzahnung 30 des Pressenstößels 24 übertragen werden, bedingt dies eine Mindestanzahl an Zähnen des Stirnrads 28 sowie der entsprechenden Verzahnung 30. Eine große Anzahl an Zähnen ermöglichen somit bei herkömmlicher Ausgestaltung eine hohe Kraftübertragung, gleichzeitig erfordert dies jedoch ein Stirnrad mit vergleichsweise großem Durchmesser.
  • Dies ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel daher auf eine andere Weise gelöst, die sowohl eine schnelle Verstellung des Pressenstößels 24 als auch eine Übertragung hoher Presskräfte ermöglicht.
  • Eine vergleichsweise schnelle Verstellung (Hubbewegung) des Pressenstößels 24 lässt sich mit Hilfe des ersten Betätigungsorgans 18 bewirken, während eine Betätigung des zweiten Betätigungsorgans 20 die Erzeugung einer hohen Presskraft mit geringem Kraftaufwand ermöglicht. Das erste Betätigungsorgan 18 ist direkt und drehfest mit der Welle 26 verbunden. Genauer gesagt, ist das erste Betätigungsorgan 18 vorzugsweise kraft- und/oder formschlüssig mit der Welle 26 verbunden. Auf der Welle 26 ist, wie bereits erwähnt, das Stirnrad 28 angeordnet (siehe Fig. 6). Die Kraftübertragung von dem ersten Betätigungsorgan 18 auf die Verzahnung 30 bzw. den Pressenstößel 24 erfolgt somit ohne Übersetzung. Anders jedoch ist die Kraftübertragung von dem zweiten Betätigungsorgan 20 auf die Welle 26 bzw. den Pressenstößel 24 übersetzt. Das Betätigungsorgan 20 ist mit der Welle 26 über ein Getriebe 34 verbunden, welches in Fig. 6 lediglich schematisch dargestellt ist. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Getriebe um ein Planetengetriebe. Beispielsweise wird ein Planetengetriebe mit einem Übersetzungsverhältnis von 4:1, 8:1 oder sogar 16:1 eingesetzt.
  • Ein Übersetzungsverhältnis von 16:1 bedeutet, dass die an dem zweiten Betätigungsorgan 20 von Hand eingeleitete Kraft durch das Übersetzungsverhältnis um Faktor 16 verstärkt wird. Anders ausgedrückt, lässt sich mit dem zweiten Betätigungsorgan 20 bei gleicher Krafteinwirkung eine 16-fach größere Presskraft erzeugen als mit dem ersten Betätigungsorgan 18. Der Verstellweg des Pressenstößels 24 ist pro Umdrehung des Betätigungsorgans bei dem zweiten Betätigungsorgan 20 allerdings 16-fach kleiner als bei dem ersten Betätigungsorgan 18. Der Pressenstößel 24 lässt sich somit wesentlich schneller mit dem ersten Betätigungsorgan 18 verstellen.
  • Vorteilhafterweise verwendet ein Nutzer der Presse 10 daher das erste Betätigungsorgan 18, um den Pressenstößel 24 im "Eilgang" zu verstellen, bis das Werkstück erreicht ist, und verwendet anschließend das zweite Betätigungsorgan 20 für den eigentlichen Pressvorgang.
  • Wird der Pressenstößel 24 durch Betätigen des ersten Betätigungsorgans im Eilgang verstellt, wird das zweite Betätigungsorgan 20 in Rotation versetzt. Bedingt durch die Getriebeübersetzung würde das zweite Betätigungsorgan 20 dann eine Drehung mit deutlich höherer Geschwindigkeit (4-fach, 8-fach oder 16-fach) ausführen.
  • Um dies zu vermeiden, ist das zweite Betätigungsorgan 20 nicht drehfest mit der Eingangswelle 36 des Getriebes 34 verbunden. Stattdessen ist das zweite Betätigungsorgan 20 mit der Eingangswelle 36 des Getriebes 34 über einen Freilauf 38 verbunden. Der Freilauf 38 ist vorzugsweise als Hülsenfreilauf ausgestaltet. Dadurch wird eine kraftschlüssige Verbindung zwischen dem zweiten Betätigungsorgan 20 und dem Getriebe 34 realisiert. Die Getriebe-Ausgangswelle 40 ist drehfest mit der Welle 26 verbunden. Bei dieser Verbindung handelt es sich vorzugsweise um eine kraft- und/oder formschlüssige Verbindung. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Getriebe-Ausgangswelle 40 über eine Schrumpfscheibe 42 mit der Welle 26 verbunden (siehe Fig. 6).
  • Der Freilauf 38 ist dazu ausgestaltet, dass bei einer mit dem ersten Betätigungsorgan 18 ausgeführten Hubbewegung (im Eilgang) das zweite Betätigungsorgan 20 bei leichter Berührung dessen stehenbleibt. Der Freilauf 38 wirkt also als eine Art Kupplung, die derart wirkt, dass eine Drehung des ersten Betätigungsorgans keine Drehung des zweiten Betätigungsorgans bewirkt, aber eine Betätigung des zweiten Betätigungsorgans eine Hubbewegung oder Rückstellbewegung des Pressenstößels 24 und damit auch eine Drehung des ersten Betätigungsorgans 18 bewirkt.
  • Der Freilauf 38 hat zudem den Vorteil, dass er als eine Art Drehmomentbegrenzer wirkt, der das Getriebe 34 vor Überlast schützt. Ebenso ist es mit dem Freilauf 38 möglich, dass ein Bediener der Presse 10 ein zu bearbeitendes Werkstück mit Hilfe des ersten Betätigungsorgans 18 anfährt, dann das zweite Betätigungsorgan 20 über die Freilauffunktion in eine für den Bediener optimale Stellung bringt und anschließend den Krafthub mittels des zweiten Betätigungsorgans 20 einleitet. Ein Wechseln zwischen dem Eilgang-Hub (erstes Betätigungsorgan 18) und dem Krafthub (zweites Betätigungsorgan 20) ist an jeder beliebigen Stelle möglich. Selbstverständlich ist es auch möglich, den Pressenstößel 24 über seinen gesamten Hub mit nur einem der beiden Betätigungsorgane 18, 20 zu verstellen.
  • Ein in Fig. 3 und 7 gezeigtes drittes Betätigungsorgan 44 dient der Höhenverstellbarkeit des Schiebergehäuses 22. Das Schiebergehäuse 22 lässt sich damit gesamthaft, also gemeinsam mit den beiden anderen Betätigungsorganen 18, 20 und dem Pressenstößel 24, gegenüber dem Basisteil 12 verstellen.
  • Zur Erleichterung der Bedienbarkeit weist die Presse 10 zudem einen Rückstellmechanismus 46 auf. Dieser Rückstellmechanismus 46 dient der Rückstellung des Pressenstößels 24 und somit auch der Betätigungsorgane 18, 20. Der Rückstellmechanismus 46 bewirkt eine Rückstellbewegung des Pressenstößels 24, welche der Hubbewegung des Pressenstößels entgegengesetzt ist. Durch diese Rückstellbewegung wird der Pressenstößel 24 wieder nach oben bewegt und die beiden Betätigungsorgane 18, 20 in ihre Ausgangsstellung zurückgebracht.
  • Der Rückstellmechanismus 46 weist einen pneumatischen Antrieb auf. Hierzu gehört eine Kolben-Zylinder-Einheit 48 mit einem in einem Zylinder 50 beweglichen Kolben 52. Diese Kolben-Zylinder-Einheit 48 ist mit dem Pressenstößel 24 bewegungsgekoppelt und wird über ein entsprechendes pneumatisches System mit Druckluft versorgt. Genauer gesagt, ist die mit dem Kolben 52 verbundene Kolbenstange 54 mit dem Pressenstößel 24 über ein plattenförmiges Verbindungselement 55 verbunden. Bei einem Ausfahren der Kolbenstange 54 aus dem Zylinder 50 hinaus wird somit der Pressenstößel 24 nach oben bewegt bzw. zurückgestellt. Während der Hubbewegung des Pressenstößels 24 (Bewegung nach unten) fährt die Kolbenstange 54 hingegen in den Zylinder 50 ein.
  • Die Kolben-Zylinder-Einheit 48 ist vorzugsweise an dem Schiebergehäuse 22 befestigt. Der Pressenstößel 24 und die Kolben-Zylinder-Einheit 48 sind parallel versetzt zueinander angeordnet.
  • Zu dem Rückstellmechanismus 46 gehört ferner ein Druckspeicher 56, der die Kolben-Zylinder-Einheit 46 mit Druckluft versorgt und über entsprechende Druckluftleitungen 58, 60 mit der Kolben-Zylinder-Einheit 48 verbunden ist.
  • Der Druckspeicher 56 ist im Detail in Fig. 4 dargestellt. Ferner zeigt Fig. 5 ein pneumatisches Schaltbild zur Veranschaulichung der Funktionsweise des Rückstellmechanismus 46. Wie daraus ersichtlich ist, weist der Druckspeicher 56 einen ersten Druckraum 62 und einen zweiten Druckraum 64 auf. Die beiden Druckräume 62, 64 sind als voneinander separate, abgetrennte Räume ausgestaltet. In dem vorliegend gezeigten Ausführungsbeispiel sind die beiden Druckräume 62, 64 durch eine Trennplatte 66 voneinander getrennt.
  • Der erste Druckraum 62 ist vorzugsweise größer ausgestaltet als der zweite Druckraum 64, da der erste Druckraum 62 als Haupt-Druckluftversorgung dient. Der erste Druckraum 62 ist über die erste Druckluftleitung 58 mit einem ersten Zylinderraum 68 des Zylinders 50 verbunden. Der zweite Druckraum 64 ist über die zweite Druckluftleitung 60 mit einem zweiten Zylinderraum 70 des Zylinders 50 verbunden. Bei den beiden Zylinderräumen 68, 70 handelt es sich um die beiden Kammern des Zylinders 50 auf gegenüberliegenden Seiten des Kolbens 52. Beide Zylinderräume 68, 70 sind über den Kolben 52 voneinander getrennt und jeweils als abgedichtete Räume ausgestaltet. Damit ist gemeint, dass jeweils nur über die Druckluftleitungen 58, 60 Druckluft aus bzw. in die beiden Zylinderräume 68, 70 gelangt.
  • Werden nun beide Druckräume 62, 64 des Druckspeichers 56 mit Druckluft befüllt, so gelangt diese Druckluft in die entsprechenden Zylinderräume 68, 70 des Zylinders 50. Würde man beide Druckräume 62, 64 mit dem gleichen Druck beaufschlagen, so würde sich die Kolbenstange 54 dennoch aus dem Zylinder 50 hinausbewegen, was eine Rückstellung des Pressenstößels 24 zumindest mit geringer Kraft bewirken würde. Dies liegt daran, dass der Flächenquerschnitt des zweiten Zylinderraums 70 aufgrund der Kolbenstange 54 kleiner ist als der Flächenquerschnitt des ersten Zylinderraums 68. Dementsprechend ist auch im Falle gleicher Drücke in beiden Zylinderräumen 68, 70 die durch die Druckluft im zweiten Zylinderraum 70 auf den Kolben 52 ausgeübte Kraft geringer als die durch die Druckluft im ersten Zylinderraum 68 auf den Kolben 52 ausgeübte Kraft. Bei einem Kolbendurchmesser von 16 mm und einem Kolbenstangendurchmesser von 6 mm sowie einer in beide Zylinderräume 68, 70 eingefüllten Druckluft mit einem Druck von 6 bar würde die Kolbenstange 54 beispielsweise mit einer Differenzkraft von 17 N aus dem Zylinder 50 hinausgedrückt werden.
  • Um die von dem Rückstellmechanismus 46 ausgehende Rückstellkraft zu variieren, wird der kolbenstangenlose erste Zylinderraum 68 vorzugsweise mit einem konstanten Druck, beispielsweise einem Netzdruck von 6 bar, versorgt. Der kolbenstangenseitige zweite Zylinderraum 70 wird zeitgleich mit einem variablen, über einen Druckregler einstellbaren Druck versorgt. Der genannte Druckregler 72 ist in einer Verbindungsleitung zwischen dem ersten Druckraum 62 und dem zweiten Druckraum 64 des Druckspeichers 56 angeordnet. Dieser Druckregler 72 ist dazu eingerichtet, eine Druckdifferenz zwischen einem im ersten Druckraum 62 befindlichen ersten Druck und einem im zweiten Druckraum 64 befindlichen zweiten Druck zu regeln. Vorzugsweise lässt sich der Differenzdruck mit Hilfe des Druckreglers 72 über einen entsprechenden Drehknopf 74 einstellen. Da die beiden Druckräume 62, 64, wie bereits erwähnt, jeweils mit den beiden Zylinderräumen 68, 70 des Zylinders 50 verbunden sind, kann anhand des Druckreglers 72 somit die Rückstellkraft, welche von dem Rückstellmechanismus 46 ausgeht, eingestellt werden.
  • Eine erste Drosseleinrichtung 76, welche zwischen dem ersten Druckraum 62 und dem ersten Zylinderraum 68 angeordnet ist, verhindert eine schlagartige Rückstellung des Pressenstößels 24 bei dem Erst- bzw. Nachbefüllen des Druckspeichers 56. Diese erste Drosseleinrichtung 76 kann beispielsweise als Kanalverengung ausgestaltet sein.
  • Eine zweite Drosseleinrichtung 78, welche vorliegend als einstellbares Drosselrückschlagventil ausgestaltet ist, dient der Einstellung der Rückstellgeschwindigkeit des Pressenstößels 24. Die Rückstellgeschwindigkeit lässt sich somit unabhängig von der Rückstellkraft separat einstellen.
  • Durch die in Fig. 5 gezeigte Anordnung lässt sich ein geschlossenes, pneumatisches System erzeugen, aus dem Druckluft lediglich durch eventuelle Undichtigkeiten entweicht. Grundsätzlich ist der erfindungsgemäße pneumatische Rückstellmechanismus 46 nach dem Erstbefüllen jedoch autark einsetzbar und muss erst nach einer Vielzahl von Press- bzw. Rückstellvorgängen erneut mit Druckluft aufgefüllt werden.
  • Der Druckspeicher 56 lässt sich über eine Einlassöffnung 82, welche über ein Drosselrückschlagventil 80 mit dem ersten Druckraum 62 verbunden ist, befüllen. Ein mit dem ersten Druckraum 62 verbundenes Sicherheitsventil 84 verhindert einen zu großen Druck im ersten Druckraum 62. Das Sicherheitsventil 84 ist beispielsweise dazu eingerichtet, bei einem Druck über 6 bar Druckluft aus dem ersten Druckraum 62 entweichen zu lassen. Der Druck innerhalb des ersten Druckraums 62 wird mit Hilfe eines Manometers 86 gemessen.
  • Während der Hubbewegung wird die Kolbenstange 54 also entgegen dem auf den Kolben 52 von der Druckluft im ersten Zylinderraum 68 erzeugten Druck in den Zylinder 50 eingefahren. Die dabei von Hand bewirkte Arbeit drückt nicht nur den Pressenstößel 24 nach unten, sondern auch die Druckluft aus dem ersten Zylinderraum 68 zurück in den ersten Druckraum 62. Hierdurch steigt der Druck im ersten Druckraum 62 etwas an und nimmt im zweiten Druckraum 64 etwas ab. Umgekehrt gelangt bei der Rückstellbewegung Druckluft aus dem ersten Druckraum 62 in den ersten Zylinderraum 68, wodurch der Kolben 52 bewegt wird, die Kolbenstange 54 aus dem Zylinder 50 hinausgefahren wird und Druckluft aus dem zweiten Zylinderraum 70 in den zweiten Druckraum 64 gelangt.
  • Damit die Hub- und Rückstellbewegungen nicht andauernd zu einem Nachregeln der Druckdifferenz in den beiden Druckräumen 62, 64 durch den Druckregler 72 führt, sind die Volumina der Druckräume 62, 64 entsprechend auf die Volumina der Zylinderräume 68, 70 abgestimmt. Genauer gesagt, ist es bevorzugt, dass das Volumen des zweiten Druckraums 64 des Druckspeichers 56 mindestens fünfmal so groß wie das Volumen des Zylinders 50 der Kolben-Zylinder-Einheit 48 ist. Das Volumen des ersten Druckraums 62 des Druckspeichers 56 ist vorzugsweise so groß wie möglich, zumindest größer als das Volumen des zweiten Druckraums 64, gewählt, da dieser erste Druckraum 62 für den Systemdruck verantwortlich ist. Das bedeutet, je größer das Volumen des ersten Druckraums 62 ist, desto geringer sind die Einflüsse von Systemleckagen.
  • Insgesamt entsteht so ein geschlossenes pneumatisches System, welches nahezu ohne Druckverlust arbeitet und damit autark einsetzbar ist. Solange der Pneumatikzylinder entsprechend abgedichtet ist, können mit einer Befüllung des Druckspeichers 56 sehr viele Pressvorgänge bzw. Rückstellvorgänge realisiert werden. Ein Nachbefüllen des Druckspeichers 56 kann beispielsweise über eine manuelle Fußpumpe, eine Handpumpe oder eine Akkubetriebene Pumpe erfolgen.
  • Es versteht sich, dass die beiden vorgestellten Erfindungsaspekte der zwei Betätigungsorgane mit unterschiedlicher Übersetzung einerseits sowie des pneumatischen Rückstellmechanismus andererseits jeweils auch unabhängig voneinander bei beliebigen handbetätigten Pressen einsetzbar sind. Hierbei muss es sich nicht zwangsläufig um eine Zahnstangenpresse handeln. Grundsätzlich wären beide Aspekte auch bei einer Kniehebelpresse oder einer motorisch betriebenen Presse einsetzbar.
  • Es folgt eine Liste weiterer Ausführungsformen:
    1. (1) Handbetätigte Presse (10) mit einem mit einer Welle (26) gekoppelten ersten Betätigungsorgan (18), dessen Betätigung in eine Hubbewegung eines an die Welle (26) gekoppelten Pressenstößels (24) umgesetzt wird, und einem mit der Welle (26) gekoppelten zweiten Betätigungsorgan (20), dessen Betätigung ebenfalls in eine Hubbewegung des Pressenstößels (24) umgesetzt wird, wobei das zweite Betätigungsorgan (20) mit der Welle (26) über eine größere Übersetzung verbunden ist als das erste Betätigungsorgan (18).
    2. (2) Handbetätigte Presse gemäß Ausführungsform 1, wobei das erste Betätigungsorgan (18) mit der Welle (26) drehfest verbunden ist.
    3. (3) Handbetätigte Presse gemäß Ausführungsform 1 oder 2, wobei das zweite Betätigungsorgan (20) mit der Welle (26) über ein Getriebe (34) verbunden ist.
    4. (4) Handbetätigte Presse gemäß Ausführungsform 3, wobei ein Übersetzungsverhältnis des Getriebes (34) größer oder gleich 4:1 ist, vorzugsweise größer oder gleich 8:1 ist, besonders bevorzugt größer oder gleich 16:1 ist.
    5. (5) Handbetätigte Presse gemäß Ausführungsform 3 oder 4, wobei eine Getriebe-Eingangswelle (36) mit dem zweiten Betätigungsorgan (20) über einen Freilauf (38) verbunden ist.
    6. (6) Handbetätigte Presse gemäß Ausführungsform 5, wobei der Freilauf (38) dazu eingerichtet ist, einen Stillstand des zweiten Betätigungsorgans (20) bei einer Betätigung des ersten Betätigungsorgans (18) zu ermöglichen.
    7. (7) Handbetätigte Presse gemäß Ausführungsform 5 oder 6, wobei der Freilauf (38) einen Hülsenfreilauf aufweist.
    8. (8) Handbetätigte Presse gemäß einer der Ausführungsformen 3-7, wobei das Getriebe (34) eine mit dem zweiten Betätigungsorgan (20) verbundene Getriebe-Eingangswelle (36) und eine mit der Welle (26) verbundene Getriebe-Ausgangswelle (40) aufweist, die jeweils koaxial zu der Welle (26) ausgestaltet sind.
    9. (9) Handbetätigte Presse gemäß einer der Ausführungsformen 3-8, wobei eine Getriebe-Ausgangswelle (40) des Getriebes (34) drehfest mit der Welle (26) verbunden ist.
    10. (10) Handbetätigte Presse gemäß Ausführungsform 9, wobei die Getriebe-Ausgangswelle (40) über eine Schrumpfscheibe (42) mit der Welle (26) verbunden ist.
    11. (11) Handbetätigte Presse gemäß einer der Ausführungsformen 1-10, wobei die Welle (26) mit dem Pressenstößel (24) über einen Rotations-Translations-Wandler verbunden ist.
    12. (12) Handbetätigte Presse gemäß einer der Ausführungsformen 1-11, wobei die Welle (26) ein Zahnrad (28) aufweist und der Pressenstößel (24) oder ein mit diesem gekoppeltes Bauteil eine Verzahnung (30) aufweist, in die das Zahnrad (28) eingreift.

Claims (15)

  1. Handbetätigte Presse (10) mit einem Betätigungsorgan (18, 20), dessen Betätigung in eine Hubbewegung eines Pressenstößels (24) umgesetzt wird, wobei die Presse (10) ferner einen Rückstellmechanismus (46) zur Rückstellung des Betätigungsorgans (18, 20) aufweist, der der Betätigung des Betätigungsorgans (18, 20) entgegenwirkt und eine der Hubbewegung entgegengesetzte Rückstellbewegung des Pressenstößels (24) bewirkt, wobei der Rückstellmechanismus (46) eine Kolben-Zylinder-Einheit (48) mit einem in einem Zylinder (50) beweglichen Kolben (52) aufweist, wobei der Kolben (52) den Zylinder (50) in einen ersten Zylinderraum (68) und einen zweiten Zylinderraum (70) trennt, wobei die Kolben-Zylinder-Einheit (48) derart mit dem Pressenstößel (24) gekoppelt ist, dass sich der Kolben (52) und der Zylinder (50) bei der Hubbewegung und der Rückstellbewegung relativ zueinander bewegen,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Rückstellmechanismus (46) ferner einen Druckspeicher (56) mit einem ersten Druckraum (62), der fluidisch mit dem ersten Zylinderraum (68) verbunden ist, und mit einem zweiten Druckraum (64), der fluidisch mit dem zweiten Zylinderraum (70) verbunden ist, aufweist.
  2. Handbetätigte Presse gemäß Anspruch 1, wobei der erste Zylinderraum (68), der zweite Zylinderraum (70), der erste Druckraum (62) und der zweite Druckraum (64) abgedichtet sind, damit darin ein unter Druck stehendes Arbeitsfluid aufnehmbar und speicherbar ist.
  3. Handbetätigte Presse gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der erste Druckraum (62) mit dem zweiten Druckraum (64) über einen Druckregler (72) verbunden ist.
  4. Handbetätigte Presse gemäß Anspruch 3, wobei der Druckregler (72) dazu eingerichtet ist, eine Druckdifferenz zwischen einem im ersten Druckraum (62) befindlichen ersten Druck und einem im zweiten Druckraum (64) befindlichen zweiten Druck zu regeln.
  5. Handbetätigte Presse gemäß Anspruch 4, wobei der Druckregler (72) dazu eingerichtet ist, die Druckdifferenz derart einzustellen, dass der Rückstellmechanismus (46) zur Betätigung der Rückstellbewegung eine zu der Druckdifferenz proportionale Kraft auf den Pressenstößel (24) ausübt.
  6. Handbetätigte Presse gemäß Anspruch 3 oder 4, wobei der Druckregler (72) bezüglich der Druckdifferenz einstellbar ausgestaltet ist.
  7. Handbetätigte Presse gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Kolben (52) eine Kolbenstange (54) aufweist, die in dem zweiten Zylinderraum (70) angeordnet ist und mit dem Pressenstößel (24) gekoppelt ist.
  8. Handbetätigte Presse gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der erste Druckraum (62) ein größeres Volumen hat als der zweite Druckraum (64).
  9. Handbetätigte Presse gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Volumen des zweiten Druckraums (64) mindestens fünfmal größer ist als das Volumen des Zylinders (50).
  10. Handbetätigte Presse gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der erste Zylinderraum (68) mit dem ersten Druckraum (62) über eine erste Drosseleinrichtung (76) verbunden ist.
  11. Handbetätigte Presse gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der zweite Zylinderraum (70) mit dem zweiten Druckraum (64) über eine zweite Drosseleinrichtung (78) verbunden ist.
  12. Handbetätigte Presse gemäß Anspruch 11, wobei die zweite Drosseleinrichtung (78) einstellbar ist.
  13. Handbetätigte Presse gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Kolben-Zylinder-Einheit (48) parallel versetzt, seitlich neben dem Pressenstößel (24) angeordnet ist.
  14. Handbetätigte Presse gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Presse (10) eine Basis (12) aufweist, an der der Pressenstößel (24) beweglich gelagert ist, und wobei der Druckspeicher (56) an der Basis (12) angeordnet ist.
  15. Handbetätigte Presse gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Betätigungsorgan (18, 20) einen Handhebel oder eine Handkurbel aufweist.
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