Einrichtung zur Parallelführung des Stössels einer hydraulischen Presse

Abstract

 Bei hydraulischen Pressen besteht während der Arbeitsbewegung des Pressenstößels die Gefahr von Verkantungen. Hauptursachen hierfür sind unsymmetrische Belastungen und/oder Ungleichförmigkeiten in der Arbeitsweise der Druckmittelzylinder, soweit zwei oder mehr Druckmittelzylinder als Antrieb vorgesehen sind. Es ist bekannt, zur Parallelhaltung des Pressenstößels hydraulisch-elektronische Steuerungen einzusetzen, die jedoch erst bei Feststellung eines Fehlers wirken können. Die neue Einrichtung zur Parallelführung basiert auf einem Getriebesystem, mittels dessen der Pressenstößel im Pressengestell an Zahnstangen zwangsgeführt ist. Dabei ist an den vier Ecken des Pressenstößels (5) je eine Zahnstange (24 bzw. 25) angeordnet. Weiter sind am Pressenstößel (5) in übereinander liegenden Horizontalebenen frei drehbare Wellen (14, 15 bzw. 16) gelagert, deren überstehende Enden je ein Stirnzahnrad (17, 18 bzw. 19, 20 bzw. 21) tragen. Die Stirnzahnräder einer Ebene sind miteinander verzahnt und greifen mit den jeweils äußeren Zahnrädern (18, 20 bzw. 21) in die benachbarte Zahnstange (24 bzw. 25) ein. Durch dieses Getriebesystem wird der Pressenstößel (5) über die gesamte Hublänge zwangsweise parallel gehalten. Durch zusätzliche Gleitführungen an den Stirnseiten des Pressenstößels (5) werden seitliche Verschiebungen verhindert.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Parallelführung des Stößels einer hydraulischen Presse, z. B. einer Stanzpresse, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

[0002] Bei den in unterschiedlichen Ausführungen bekannten hydraulischen Pressen wird die Hubbewegung des Pressenstößels entweder mit einem einzigen Druckmittelzylinder oder mit mehreren, parallel arbeitenden Druckmittelzylindern bewirkt. In allen Fällen spielt die Parallelführung des Pressenstößels während der Arbeitsbewegung eine wichtige Rolle. Ursachen für Abweichungen von der Parallelführung können unsymmetrische Belastungen und/oder Abweichungen in der Arbeitsweise der parallel angreifenden Druckmittelzylinder sein.

[0003] Sind zum Antrieb des Pressenstößels zwei oder mehr Druckmittelzylinder eingesetzt, sind Vorkehrungen zu treffen, die einen absoluten Gleichlauf der Druckmittelzylinder untereinander sicherstellen, so daß Verkantungen vermieden werden. Bekannte Einrichtungen zur Gleichlaufsicherung zwecks Parallelhaltung des Pressenstößels arbeiten in der Regel mit einer hydraulisch-elektronischen Steuerung. Solche Einrichtungen sind kompliziert und kostenaufwendig. Außerdem arbeiten sie nicht verzögerungsfrei, da sie erst ansprechen können, nachdem zumindest die Tendenz für eine beginnende Verkantung des Pressenstößels festgestellt wurde.

[0004] Die vorgenannten Probleme sind ein Hauptgrund dafür, daß man es bislang auch bei hydraulischen Pressen für verhältnismäßig hohe Arbeitsdrücke vorgezogen hat, zum Antrieb des Pressenstößels einen einzigen Druckmittelzylinder vorzusehen. Dieser einzige Druckmittelzylinder ist beispielsweise bei einer Feinschneidpresse mit hoher Schnittgenauigkeit in der Regel unterhalb des auf- und abbewegbaren Pressenstößels angeordnet. Bei Pressen für sehr hohe Arbeitsdrücke wie beispielsweise 10.000 kN ist für die Unterbringung des relativ großen Druckmittelzylinders ein Fundament mit entsprechend tiefer Grube vorzusehen. Dies erfordert bei der Aufstellung einer solchen hydraulischen Feinschneidpresse zusätzliche bauliche Maßnahmen, die mit beachtlichen Mehrkosten verbunden sind.

[0005] Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen. Die Aufgabe der Erfindung besteht somit darin, eine Einrichtung zur Parallelführung des Pressenstößels einer hydraulischen Presse bereitzustellen, die mit einfachen, betriebssicheren mechanischen Mitteln eine zuverlässige Parallelbewegung des Pressenstößels bewirkt und die darüber hinaus verzögerungsfrei arbeitet.

[0006] Diese Aufgabe wird bei einer Einrichtung der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

[0007] Diese neue Einrichtung basiert im wesentlichen auf einer Getriebemechanik, bestehend aus Zahnrädern und Zahnstangen, die den Pressenstößel zwingt, sich parallel zum Pressentisch zu bewegen, und verzögerungsfrei arbeitet. Verkantungen des Pressenstößels infolge unsymmetrischer Werkstückbelastung oder/und ungleichförmig arbeitender Druckmittelzylinder können hierbei nicht auftreten.

[0008] Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

[0009] Zur Verbesserung der Parallelführung und zur Verringerung der spezifischen Belastung der Getriebeteile ist es zweckmäßig, am Pressenstößel in einer zweiten, parallelen Ebene eine zweite, mit der ersten übereinstimmende Gruppe von Zahnrädern und zugehörigen Wellen anzuordnen. Dabei können am Pressenstößel in einer weiteren Ebene zwei weitere parallele Wellen hinzugefügt werden, die an ihren Enden je ein Zahnrad tragen, die in je eine Zahnstange eingreifen.

[0010] Aus räumlichen Gründen kann es zweckmäßig sein, die ineinandergreifenden Zahnräder unterschiedlich groß auszubilden. Dabei ist es vorteilhaft, für die paarweise ineinandergreifenden Innenzahnräder einen größeren Durchmesser als für die Außenzahnräder zu wählen. Die Lager der Wellen sind so ausgebildet, daß sie eine spielfreie Drehlagerung gewährleisten.

[0011] Um den Pressenstößel auch gegen eventuelle Verschiebungen parallel zu den Drehachsen der Wellen zu sichern, ist es zweckmäßig, den Pressenstößel mittels Gleitflächen an seinen Stirnseiten an korrespondierenden Gleitflächen im Pressengestell während der Hubbewegung zu führen.

[0012] Die erfindungsgemäße Einrichtung bietet beispielsweise für eine Feinschneidpresse die Möglichkeit, den Pressenstößel statt durch einen einzigen durch z. B. vier kleinere Hydraulikzylinder zu bewegen, die ohne weiteres im Pressenoberteil angeordnet werden können. Dadurch ergibt sich der weitere Vorteil, daß kein Fundament mit Grube erforderlich ist und die Presse zum Transport nicht demontiert werden muß.

[0013] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird nachfolgend näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1

eine Vorderansicht einer hydraulischen Presse mit einer erfindungsgemäßen Einrichtung zur Parallelführung des Stößels, teilweise im Schnitt in der Ebene I-I der Fig. 2, und

Fig. 2

eine Seitenansicht der hydraulischen Presse.

[0014] Die abgebildete hydraulische Presse besteht im wesentlichen aus einem Unterjoch 1, zwei Seitenteilen 2, 3 und einem Oberjoch 4. Unterjoch 1 und Oberjoch 4 sind über die Seitenteile 2, 3 durch nicht dargestellte Zuganker miteinander verspannt.

[0015] Der Pressenstößel 5 ist zwischen den Seitenteilen 2, 3 mit Hilfe von zwei im Oberjoch 4 angeordneten, parallel arbeitenden Druckmittelzylindern 6, 7 ab- und aufbewegbar geführt.

[0016] Die Kolbenstangen 8, 9 der Druckmittelzylinder 6, 7 greifen an der oberen Abdeckung 10 des kastenartigen Stößels 5 an und bewirken seinen Arbeits- und Rückhub. Das Bearbeitungswerkzeug ist an der Unterseite des Stößels 5 auswechselbar befestigt. Das Gegenwerkzeug ist auf der Tischauflage 11 angeordnet, die auf dem Unterjoch 1 ruht.

[0017] Das insoweit beschriebene Konstruktionsprinzip einer hydraulischen Presse ist grundsätzlich bekannt. Es kommt nun darauf an, den Pressenstößel 5 über den gesamten Hubbereich absolut parallel zur Tischauflage 11 zu führen, wobei diese Parallelführung weder durch außermittige Belastungen im Kraftbereich und/oder durch Ungleichförmigkeiten in der Arbeitsweise der parallel wirkenden Durckmittelzylinder 6, 7 beeinträchtigt werden darf. Dies wird durch die nachfolgend beschriebene Einrichtung zur Parallelführung des Stößels 5 bewirkt.

[0018] Bei dem Ausführungsbeispiel enthält der kastenartige Stößel 5 parallele Seitenwände 12, 13. In diesen Seitenwänden sind in Ausnehmungen in drei übereinander liegenden Ebenen insgesamt zehn Wellen in spielfreien Drehlagern frei drehbar, jedoch axial unbeweglich gelagert. Dabei sind in einer unteren und in einer mittleren Ebene je vier Wellen und in einer oberen Ebene zwei Wellen angeordnet. Alle Wellen stehen gegenüber dem Stößel 5 seitlich vor und tragen auf ihren überstehenden Enden je ein Stirnzahnrad in drehfester Verbindung mit der jeweiligen Welle. Die Wellen der übereinander liegenden Ebenen sind mit 14, 15 und 16 bezeichnet.

[0019] In den beiden unteren Ebenen sind die Zahnräder so bemessen, daß auf jeder Stößelseite alle vier Zahnräder der Wellen 14 miteinander in Eingriff stehen. Die auf entgegengesetzten Seiten des Stößels 5 befindlichen Zahnräder jeder Welle sind gleich groß ausgebildet. Bei dem Ausführungsbeispiel haben die beiden inneren Zahnräder 17 einen größeren Durchmesser als die äußeren Zahnräder 18.

[0020] In der darüber liegenden Ebene, in der die Wellen 15 liegen, haben die Zahnräder 19, 20 die gleiche Größe wie die Zahnräder 17, 18 in der unteren Ebene. In der oberen Ebene, in der die Wellen 16 verlaufen, sind nur äußere Zahnräder 21 vorgesehen, die in ihrer Größe mit den Zahnrädern 18, 20 übereinstimmen.

[0021] In den Seitenteilen 2, 3 des Pressengestells sind rechteckige Fenster 22, 23 eingelassen, die Freiräume für die Zahnräder am Pressenstößel 5 während des gesamten Hubweges bilden. In jedem Fenster 22 bzw. 23 ist an den Seitenwangen je eine Zahnstange 24 bzw. 25 parallel zur Bewegungsbahn des Stößels 5 derart angeordnet, daß die entsprechenden Außenzahnräder 18, 20 bzw. 21 mit der jeweils benachbarten Zahnstange 24 bzw. 25 in Eingriff stehen.

[0022] Dieses Getriebesystem bewirkt während der Hubbewegung des Stößels 5 eine zwangsgeführte Parallelbewegung des Stößels 5. Dadurch, daß in den beiden unteren Ebenen die vier Wellen 14 bzw. 15 einer Ebene getrieblich miteinander verbunden sind, können die Außenzahnräder 18 bzw. 20, die in die Zahnstangen 24 bzw. 25 eingreifen, nur synchrone Bewegungen ausführen. Dank dieser Zwangsparallelführung werden Verkantungen des Pressenstößels 5 zuverlässig vermieden.

[0023] Um auch Querbewegungen des Pressenstößels 5, d. h. Bewegungen parallel zu den Drehachsen der Wellen 14, 15 und 16 auszuschließen, ist an den Schmalseiten des Pressenstößels 5 eine zusätzliche Gleitführung vorgesehen. Zu diesem Zweck sind entlang des Hubweges an den Seitenteilen 2, 3 Gleitflächen 26, 27 ausgebildet, an denen der Pressenstößel 5 mit korrespondierenden Gleitflächen 28, 29 während der Ab- und Aufbewegung gleitend geführt ist.

[0024] Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind am Pressenstößel 5 Zahnräder und Wellen in drei übereinander liegenden Horizontalebenen angeordnet. Es ist darauf hinzuweisen, daß auch mit einer Getriebeanordnung in einer einzigen Ebene entsprechend der unteren oder mittleren Ebene des Ausführungsbeispiels der Pressenstößel 5 zwangsweise parallel geführt wird. Eine solche Anordnung kann für hydraulische Pressen kleinerer Leistung durchaus geeignet sein. Für hydraulische Pressen für besonders hohe Arbeitsdrücke oder große Schnittgenauigkeiten ist es jedoch vorteilhaft, Getriebeanordnungen in zwei oder drei übereinander liegenden Ebenen vorzusehen, um so vor allem die spezifischen Belastungen der Getriebeteile zu begrenzen.

Ansprüche

1. Einrichtung zur Parallelführung des Stößels einer hydraulischen Presse, z. B. einer Stanzpresse, bei der für das Auf- und Abbewegen des Stößels ein Antrieb mittels Hydraulikzylinder vorgesehen ist und der Stößel im Grundriß im wesentlichen rechteckig ausgebildet ist, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) am Stößel (5) sind an entgegengesetzten Außenseiten wenigstens je zwei miteinander verzahnte Zahnräder (17) (Innenzahnräder) gleicher Größe nebeneinander angeordnet, deren Drehachsen in einer gemeinsamen Horizontalebene verlaufen,

b) an den entgegengesetzten Außenseiten der Zahnräder (17) eines Paares ist je ein in das benachbarte Zahnrad eingreifendes Außenzahnrad (18) gelagert, wobei alle Außenzahnräder (18) gleich groß sind,

c) jeweils zwei auf entgegengesetzten Stößelseiten befindliche deckungsgleiche Zahnräder (17 bzw. 18) sind durch je eine am Stößel (5) frei drehbar gelagerte Welle (14) drehfest miteinander verbunden, und

d) jedes Außenzahnrad (18) steht mit je einer parallel und entlang der Bewegungsbahn des Stößels (5) am Seitenteil (2, 3) des Pressengestells befestigten Zahnstange (24 bzw. 25) in Eingriff.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Stößel (5) in einer zweiten, parallelen Ebene eine zweite, mit der ersten übereinstimmende Gruppe von Zahnrädern (19 bzw. 20) und zugehörigen Wellen (15) angeordnet ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß am Stößel (5) in einer weiteren, parallelen Ebene zwei parallele Wellen (16) frei drehbar gelagert sind, die an ihren Enden je ein Zahnrad (21) tragen, die in je eine Zahnstange (24 bzw. 25) eingreifen.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnräder (17, 18 bzw. 19, 20 bzw. 21) an den Schmalseiten des Stößels (5) angeordnet sind.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenzahnräder (18, 20) einen kleineren Durchmesser haben als die paarweise ineinandergreifenden Innenzahnräder (17, 19).

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellen (14, 15 und 16) am Stößel (5) in spielfreien Drehlagern gelagert sind.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Stößel (5) an den Seiten, an denen die Zahnräder (17, 18 bzw. 19, 20 bzw. 21) angeordnet sind, mittels Gleitflächen (28, 29) an am Pressengestell vorgesehenen korrespondierenden Gleitflächen (26, 27) während der Auf- und Abbewegung geführt ist.

Zeichnung