Pressvorrichtung und damit ausgerüstete Abbrennstumpfschweissmaschine

Abstract

 Die Preßvorrichtung zum Zusammenpressen von Werkstücken hat zwei gegeneinander preßbare Preßeinheiten (3, 5), die an je einem der beiden Schenkel (18a, 18b) einer C-förmigen Kraftaufnahmeeinheit zum Aufnehmen der Reaktionskräfte gelenkig gelagert ist. Die eine Preßeinheit (3) ist mit dem Maschinengestell (1) fest verbunden und die andere (5) in Vorschubrichtung (7) auf am Maschinengestell (1) befestigten Führungsschienen (8a) verschiebbar.
Durch diese Anordnung können die Schenkel (18a, 18b) der C-förmigen Kraftaufnahmeeinheit durch die Preßvorschubkraft während des Zusammenpressens zwar aufgebogen werden, ein Kippen oder ein sich Neigen der an ihnen gelagerten Preßstempel (11, 12) der Preßeinheiten (3, 5) erfolgt jedoch nicht.
Die Preßvorrichtung kann überall dort eingesetzt werden, wo die beiden Preßstempel (11, 12) der Preßeinheiten (3, 5) exakt fluchtend unter hohen Drücken gegeneinander bewegt werden müssen und ein seitliches Zuführen der zu verpressenden Werkstücke möglich sein soll. Sie kann somit bei Abbrennstumpfschweißmaschinen, Preßschweißmaschinen, ... wie auch bei Werkzeugmaschinen, wie z. B. Bohrmaschinen, Fräsmaschinen, bei einer Vielzahl von Pressen, etc. eingesetzt werden.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Preßvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und eine damit ausgerüstete Abbrennstumpfschweißmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 8.

[0002] Beim flächigen Verpressen von Werkstückteilen unter hohem Druck wurden die Preßstempel aufweisenden Preßeinheiten in Gestellen mit O-Gestellform zur Kraftaufnahme von einer zur anderen Preßeinheit, wie sie z. B. in Dubbel, "Taschenbuch für den Maschinenbau, 16. Auflage, S. S35 beschrieben sind, bewegt. Die O-Gestellform erschwert den Zugang zu den Preßstempeln und somit das Einbringen der zu verpressenden Werkstückteile zwischen die Preßstempel. Um diese Nachteile zu vermeiden, wurden sog. C-Gestellformen verwendet, welche an einer Seite offen sind und somit einen guten Zugang zu den Preßstempeln ermöglichten. An den freien Schenkeln der C-Gestellform waren die je einen Preßstempel aufweisenden Preßeinheiten befestigt. Aufgrund der hohen Vorschubkräfte während des Preßvorganges mußte die C-Gestellform überproportional verstärkt ausgebildet werden, um ein einigermaßen flächiges An- bzw. Verpressen der Werkstückteile zu erreichen, da sich die gesamte C-Gestellform verbog.

[0003] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Preßvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche ein einwandfreies, gleichmäßiges flächiges Zusammenpressen von Werkstückteilen gestattet.

[0004] Die Lösung der Aufgabe ist Gegenstand des Patentanspruchs 1. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den Patentansprüchen 2 bis 8 beschrieben.

[0005] Im folgenden werden Beispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1

eine Seitenansicht einer Preßvorrichtung,

Fig. 2

eine Draufsicht auf die in Figur 1 dargestellte Preßvorrichtung,

Fig. 3

eine Seitenansicht einer Preßvorrichtung einer Abbrennstumpfschweißmaschine, und

Fig. 4

eine Draufsicht auf die in Figur 3 dargestellte Preßvorrichtung.

[0006] Nachfolgend wird anhand der Figuren 1 und 2 der prinzipielle Aufbau einer Preßvorrichtung beschrieben. Die Preßvorrichtung kann z. B. zum gleichmäßigen flächigen Zusammenpressen zweier Werkstücksteile verwendet werden. Neben dem Verpressen von Werkstückteilen kann die erfindungsgemäße Preßvorrichtung auch dazu verwendet werden, einen Bohrer, einen Fräser, einen Stempel zum plastischen Werkstückverformen, etc. verkippungsfrei senkrecht zur Werkstückoberfläche unter hohen Arbeitskräften auf dieser oder in diese hinein zu führen. Als bevorzugte Ausführungsart wird anschließend anhand der Figuren 1 und 2 eine Abbrennstumpfschweißmaschine mit einer erfindungsgemäßen Preßvorrichtung beschrieben.

[0007] Die in Figur 1 dargestellte Preßvorrichtung mit zwei Preßeinheiten 3 und 5 hat ein Maschinengestell 1, mit dem die Preßeinheit 3 fest verbunden ist. Die Preßeinheit 5 ist, in Vorschubrichtung 7 gegen die Preßeinheit 3 auf zwei parallel zueinander verlaufenden horizontalen, am Maschinengestell 1 befestigten Führungsschienen 8a und 8b verschiebbar gelagert.

[0008] Jede der Preßeinheiten 3 und 5 hat einen Preßstempelhalter 9 bzw. 10 als Tragmittel für jeweils einen Preßstempel 11 bzw. 12, welche als Werkstückhalter ausgebildet sind. Die Preßeinheit 5 hat eine Kolbenzylindereinheit 13, deren Kolbenstange 13a starr mit dem Stempelhalter 10 verbunden ist. Am Boden des Zylinders 13b der Kolbenzylindereinheit 13 als Antriebseinrichtung und am Preßstempelhalter 9 ist je ein Gelenk 15 bzw. 16 angeflanscht. Die Gelenkachsen der Gelenke 15 und 16 liegen horizontal, senkrecht zur Vorschubrichtung 7 der Preßeinheit 5, wie in Figur 1 dargestellt. Der Preßstempelhalter 9 ist fest mit dem Maschinengestell 1 verbunden.

[0009] Die Kraftaufnahme der Reaktionskräfte von einer Preßeinheit 3 zur anderen Preßeinheit 5 erfolgt durch eine C-förmige Kraftaufnahmeeinheit, gebildet aus einem Paar C-förmiger Kraftaufnahmeelemente 17a und 17b, deren Endbereiche der Schenkel 18a und 18b am Gelenk 15 bzw. 16 gelagert und durch die Gelenkachse der Gelenke 15 und 16 miteinander verbunden sind. Die beiden Kraftaufnahmeelemente 17a und 17b sind, wie in den Figuren 2 und 3 dargestellt, horizontal angeordnet und liegen parallel zueinander.

[0010] Aufgrund der C-förmigen Kraftaufnahmeeinheit lassen sich Werkstückteile im Gegensatz zu einer O-förmigen Kraftaufnahmeeinheit leicht in die Preßstempel 11 und 12 einlegen; auch kann ein automatisches Handling bedeutend einfacher konstruiert sein. Aufgrund der großen verwendeten Vorschubkraft biegen sich die Schenkel 18a und 18b der beiden C-förmigen Kraftaufnahmeelemente 17a und 17b leicht nach außen, da sich das gesamte Kraftaufnahmeelementenpaar aufbiegt. Da die Kraftaufnahmeelemente 17a und 17b erfindungsgemäß nur durch die beiden Gelenke 15 und 16 gelenkig mit den beiden Preßeinheiten 3 und 5 verbunden sind, wirkt sich diese Verbiegung nicht auf die Genauigkeit der flächenhaften Verpressung mit den beiden Preßeinheiten 3 und 5 aus. Ein auch nur geringfügiges Abweichen von der Parallelität, ein Verkippen oder gegenseitiges Verschieben der Preßstempel 11 und 12 ist ausgeschlossen.

[0011] Anstelle die Kolbenzylindereinheit (13) über das Gelenk (15) gelenkig mit dem Kraftaufnahmeelementenpaar 17a und 17b zu verbinden, kann auch ein nicht dargestelltes Gelenk zwischen der Kolbenstange 13a und dem Preßstempelhalter 10 angeordnet werden. Bei dieser Konstruktion ist jedoch zwischen dem Zylinder 13b und dem Maschinengestell 1 vorteilhaft eine nicht dargestellte, biegbare Stabilisierungsplatte, wie nachfolgend bei einer anderen Konstruktion beschrieben, anzuordnen.

[0012] Eine Variante der erfindungsgemäßen Preßvorrichtung als Preßvorrichtung in einer Abbrennstumpfschweißmaschine ist in den Figuren 3 und 4 dargestellt. Analog zur oben beschriebenen Preßvorrichtung ist auf dem Maschinengestell 20 der Abbrennstumpfschweißmaschine in Figur 3 links eine Preßeinheit 21 analog der Preßeinheit 3 durch Schrauben 22 starr mit dem Maschinengestell 20 verbunden. Die andere Preßeinheit 23 ist in Vorschubrichtung 7 zur Preßeinheit 21 verschiebbar angeordnet.

[0013] Die Preßeinheit 21 hat einen Preßstempelhalter 24 als Tragmittel, mit dem sie am Maschinengestell 20 festgeschraubt ist. Am Preßstempelhalter 24 ist ein als Elektrode und Werkstückhalter für den einen der miteinander zu verschweißenden Werkstückteile ausgebildeter Preßstempel 25 und ein zum Gelenk 16 analog ausgebildetes Gelenk 26 ebenfalls mit einer horizontalen, senkrecht zur Vorschubrichtung 7 liegenden Gelenkachse angeordnet.

[0014] Die Preßeinheit 23 hat ebenfalls einen als Elektrode und Werkstückhalter ausgebildeten Preßstempel 27 für den anderen Werkstückteil, der von einem Preßstempelhalter 28 gehalten wird. Der Preßstempelhalter 28 ist in Vorschubrichtung 7 verschiebbar durch drei am Maschinengestell 20 befestigte Linearlager 19a, b und c gehalten. Es werden drei Lager 19a, 19b und 19c verwendet, um eine sehr genaue Führung für einen geradlinigen Vorschub der zu verschweißenden Werkstückteile zu erhalten. Ferner hat die Preßeinheit 23 eine doppelte Kolbenzylindereinheit 29 als Antriebseinrichtung für die zum Verschweißen benötigte Vorschubkraft, wobei der Kolben 30a der einen Kolbenzylindereinheit 30 der doppelten Kolbenzylindereinheit 29 schwenkbar mit einem Lager 31, dessen Achse parallel zur Achse des Gelenks 26 verläuft, am Preßstempelhalter 28 gelagert ist. Der Kolbenkopf am Kolben 32a der anderen Kolbenzylindereinheit 32 hat ein Gelenk 33, dessen Achse parallel zur Achse des Gelenks 26 angeordnet ist. Die beiden Zylindergehäuse 30b und 32b der beiden Kolbenzylindereinheiten 30 und 32 sind bodenseitig fest und starr miteinander verbunden.

[0015] Beidseits des Lagers 31 ist je eines der drei Linearlager 19a sowie 19b und mittig unterhalb des Gelenks 26 das dritte Lager 19c angeordnet. Der Preßstempelhalter 28 ist auf einem Schlitten 34 befestigt und mit den Lagern 19a, 19b und 19c am Maschinengestell 20 verschiebbar angeordnet. Der Schlitten 34 ist in Vorschubrichtung 7 in einer in Figur 4 dargestellten Gestellöffnung 35 des Maschinengestells 20 bewegbar.

[0016] Die Kraftaufnahme der Reaktionskräfte von einer Preßeinheit 21 zur anderen Preßeinheit 23 erfolgt auch hier durch eine C-förmige, im Querschnitt jedoch U-förmige und einstückig ausgebildete Kraftaufnahmeeinheit 36, deren Endbereiche ihrer Schenkel 40a und 40b über die Gelenke 26 und 33 mit den Preßeinheiten 21 und 23 gelenkig verbunden sind. Die beiden an den Gelenken 26 und 33 angreifenden Schenkel 40a und 40b der Kraftaufnahmeeinheit 36 greifen durch je eine Maschinengestellöffnung 35a und 35b sowie durch je eine Maschinengestellaussparung 35c und 35d im Bereich der Gelenke 26 und 33.

[0017] Das das Gelenk 33 umschließende Gehäuse ist über eine Stabilisierungsplatte 37 mit dem Maschinengestell 20 verbunden. Die Stabilisierungsplatte 37 ist in Vorschubrichtung 7 elastisch durch eine kleine Kraft verbiegbar. Senkrecht zur Vorschubrichtung 7 weist sie jedoch eine sehr hohe Stabilität gegen Verformen auf. Die Stabilisierungsplatte 37 verhindert bei einer Kraftwirkung der beiden Kolbenzylindereinheiten 30 und 32 deren Ausknicken aus der Vorschubachse 38 der beiden Preßeinheiten 21 und 23.

[0018] Die Kolbenzylindereinheit 30 dient dazu bei in die Preßstempel 25 und 27 eingelegten Werkstückteilen den großen Zustellvorschubweg der beiden Preßstempel 25 und 27 gegeneinander durchzuführen. Mit der Kolbenzylindereinheit 32 wird dann nur noch der kurze Vorschubweg zum Abbrennstumpfschweißen sowie eine genau dosierte Vorschubkraft erzeugt. Um diesen letzten Vorschubweg genau kontrollieren zu können, ist ein Meßpotentiometer 39, welches mit einer nicht dargestellten Regeleinrichtung verbunden ist, zwischen dem Zylinder 32b und einem fest am Kolben 32a befestigten Ring 41, angeordnet.

[0019] Da die Verformung der Kraftaufnahmeeinheit 36 unter Last gegenüber dem Maschinengestell 20 klein ist, wird die Stabilisierungsplatte 37 nur geringfügig elastisch ausgelenkt.

[0020] Anstelle Kolbenzylindereinheiten zum Vortrieb zu verwenden, können auch Spindeleinheiten, Kurbeltriebe oder Exzenter verwendet werden.

[0021] Die Preßvorrichtung kann überall dort eingesetzt werden, wo die beiden Preßstempel exakt geradlinig unter hohen Drücken gegeneinander bewegt werden müssen. Sie kann somit auch bei Werkzeugmaschinen, wie z. B. Bohrmaschinen, Fräsmaschine, bei einer Vielzahl von Pressen, etc. eingesetzt werden.

Ansprüche

1. Preßvorrichtung mit zwei Preßstempeln (11, 12; 25, 27), die je mit einem der beiden Schenkeln (18a, 18b; 40a, 40b) einer C-förmigen Kraftaufnahmeeinheit (17a, 17b; 36) verbunden sind, und von denen wenigstens einer durch eine Antriebseinrichtung (13; 29) vortreibbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Preßstempel (11, 12; 25, 27) gelenkig mit je einem der beiden Schenkeln (18a, 18b) der Kraftaufnahmeeinheit (17a, 17b; 36) verbunden sind, und daß die beiden Preßstempel (3, 5; 21, 23) an Tragmitteln (9, 10; 24, 28) unabhängig von einem Aufbiegen der C-förmigen Kraftaufnahmeeinheit (17a, 17b; 36) in Preßrichtung (7) zueinander fluchtend gehalten sind.

2. Preßvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragmittel (9, 10; 24, 28) Führungsmittel (8a, 8b; 29a, 29b, 29c) aufweisen, durch die der oder die durch die Antriebseinrichtung oder -einrichtungen (13, 29) antreibbare bzw. antreibbaren Preßstempel (11, 12; 25, 27) in Preßrichtung (7) zum anderen Preßstempel bzw. zueinander fluchtend geführt ist bzw. sind.

3. Preßvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet daß die Tragmittel (9, 10; 24, 28) an einem Maschinengestell (1; 20) angeordnet oder gebildet sind und die C-förmige Kraftaufnahmeeinheit (17a, 17b; 36) nur indirekt über die die Preßstempel (11, 12; 24, 28) tragenden Tragmittel (9, 10; 24, 28) mit dem Maschinengestell (1; 20) verbunden ist.

4. Preßvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinrichtung (13) starr mit dem von ihr antreibbaren Preßstempel (12) und gelenkig mit der Kraftaufnahmeeinheit (17a, 17b) verbunden ist.

5. Preßvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinrichtung gelenkig mit dem von ihr angetriebenen Preßstempel (11, 12) und durch eine in Preßrichtung (7) auslenkbare, aber senkrecht zur Preßrichtung (7) stabile Stabilisierungsplatte (37) mit dem die Trag- und Führungsmittel (29a, 29b, 29c) aufweisenden Maschinengestell (20) verbunden ist, um ein Ausknicken der Antriebseinrichtung (29) beim Preßvorgang zu verhindern.

6. Preßvorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinrichtung (29) wenigstens zwei hintereinander geschaltete Antriebseinheiten (30, 32) hat, wobei eine (30) der beiden Antriebseinheiten (30, 32) einen großen Zustellvorschubweg und die andere (32) einen geregelten kurzen Pressvorschubweg erzeugt.

7. Preßvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinrichtung (29) bzw. -einheit (30, 32) durch eine Kolbenzylindereinheit gebildet ist.

8. Abbrennstumpfschweissmaschine mit einer Preßvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch je eine als Schweißelektrode ausgebildete Werkstückaufnahme (11, 12; 25, 27) an der freien Seite jedes Preßstempels (11, 12; 24, 28) zur Aufnahme miteinander zu verschweißender Werkstückteile.

Zeichnung