Spindelpresse

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Spindelpresse und ein Verfahren zum Betrieben einer Spindelpresse mit den Merkmalen des Oberbegriffes der Anspruche 1 bzw. 7.

[0002] Derartige Spindelpressen sind im Stand der Technik bekannt. Es wird lediglich beispielsweise auf die DE-A- 34 31 306 verwiesen. Solche Spindelpressen eignen sich zur Warm-, Halbwarm- und Kaltumformung. Beispielsweise werden die Spindelpressen eingesetzt zur Herstellung von Radnaben im Schmiedebetrieb, aber auch zur Besteckfertigung, zum Münz- und Maßprägen, Kalibrieren und zum Blechumformen, beispielsweise dem Herstellen flacher Ziehteile aus dicken Blechen.

[0003] Weiter ist zum Stand der Technik auf die DE-A- 28 51 551 hinzuweisen, die dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. 7 entspricht. Aus dieser Druckschrift ist es bekannt, in den Gewindegängen der Spindelmutter Schmiernuten vorzusehen, die in Längserstreckung der Gewindegänge vom Gewindeinnendurchmesser bis zum Gewindeaußendurchmesser führen. Hiermit ist eine konventionelle Schmierung der Gewindegänge beabsichtigt. Eine Schmierung bei Höchstbelastung ist bei einer solchen Ausgestaltung sehr problematisch.

[0004] Spindelpressen der hier in Rede stehenden Art sind allgemein so aufgebaut, daß oberhalb der Spindel ein Schwungrad angeordnet ist, das ununterbrochen läuft. Die Spindel ist mit dem Schwungrad über eine Kupplung verbindbar, zur Abwärtsbewegung und zur Durchführung des Arbeitshubes des Stößels. Es sind auch Spindelpressen bekannt, bei denen die Spindel elektromotorisch bewegt wird. Nach Durchführung des Umformvorganges bzw. genauer kurz vor Erreichen des unteren Umkehrpunktes wird bei der Schwungradausführung die Kupplung zwischen der Spindel und dem Schwungrad wieder gelöst. Die Spindel ist über eine Spindelmutter mit dem Stößel gekoppelt. An dem Stößel greifen Hydraulikzylinder an, welche diesen zusammen mit der Spindelmutter wieder in die Ausgangslage zurückbewegen. Aufgrund der hohen wirkenden Kräfte ergeben sich erhebliche Probleme bezüglich der Führungen und Lagerungen. Insbesondere sind bei bekannten Spindelpressen bislang hydrodynamische Schmierungen an den Laufflächen der Spindelmutter und an den Spindelspurlager-Laufflächen vorgesehen worden. Die hydrodynamische Schmierung kann jedoch in der Praxis nur unvollkommen verwirklicht werden, da aufgrund der konstruktiven Gegebenheiten kein dauerhafter hydrodynamischer Schmierstoffilm aufgebaut werden kann. Erschwerend kommt hinzu, daß die Laufflächen während des Betriebs nahezu ständig aufeinandergepreßt werden. Aufgrund einer unvollständigen Schmierung stellt sich während des Arbeitshubes, also in der Phase höchster Belastung, eine Mischreibung ein, die mit entsprechend hohem Verschleiß verbunden ist. Oft fehlt auch sogar während der drucklosen Abwärts- und Aufwärtsbewegung des Stößels ein hydrodynamischer Schmierfilm bzw. baut sich nicht auf, so daß auch im drucklosen Betrieb eine Mischreibung vorliegt. Die Mischreibung ist nicht nur mit wesentlichem Verschleiß verbunden, sondern beeinträchtigt auch den Maschinenwirkungsgrad erheblich. Man hat versucht, hier Abhilfe zu schaffen durch einen relativ kleinen Durchmesser der Spindel und des Spindelmutter-Gewindes und auch des Spurlagers. Mit der Verkleinerung der Durchmesser erhöht sich aber die Bruchgefahr der Spindel bzw. sinken die Sicherheitsreserven. Zudem führt die Durchmesserverkleinerung zu hohen Flächenpressungen auf den Laufflächen. Durch die Flächenpressung wiederum wird die Reibung und der Verschleiß erhöht.

[0005] Ausgehend von dem vorbeschriebenen Stand der Technik stellt sich der Erfindung die Aufgabe, eine Spindelpresse und ein Verfahren zum Betreiben einer Spindelpresse der eingangs bezeichneten Arten anzugeben, bei welchen ein erheblich verminderter Verschleiß in den Führungs- bzw. Lagerungsbereichen ohne Verminderung der konstruktiven Sicherheitsreserven gegeben ist.

[0006] Diese Aufgabe ist bei der im Anspruch 1 bzw. 7 angegebenen Erfindung gelöst.

[0007] Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß es zwar konstruktiv praktisch nicht durchführbar wäre, eine hydrostatische Lagerung vorzusehen, die über den gesamten Hub und den gesamten Preßkraftbereich der Spindelpresse wirksam ist, gleichwohl aber eine hydrostatische Lagerung auch dann mit erheblichen Vorteilen verbunden ist, wenn der hydrostatische Zustand nur bis zu einem gewissen Anteil der Maximalkraft aufrechterhalten werden kann. Dieser Anteil, bis zu dem die hydrostatischen Zustände vorliegen, kann je nach Auslegung der Spindelpresse beispielsweise 1/2, 2/3 oder mehr der Maximalkraft der Spindelpresse sein. Überraschend ergibt sich bei der erfindungsgemäßen Lösung nur noch über einen sehr geringen Zeitbereich, der in wenigen Millisekunden zu bemessen ist, eine tatsächliche Mischreibung in den Lagerungs- bzw. Führungsbereichen. Damit einhergehend ist eine erhebliche Verminderung der Reibungskräfte. Bei einem Arbeitshub sind die Lagerungsbereiche durch den hydrostatischen Druck bis zum Erreichen einer kritischen Kraft voneinander definiert beabstandet. Beim Überschreiten dieser Kraft kommen die Lagerungs- bzw. Führungsflächen nicht schlagartig miteinander in Kontakt. Vielmehr muß das in dem Lagerungsspalt befindliche Öl zunächst verdrängt werden, was ein zeitbehafteter Vorgang ist. Die kritische Kraft, bei welcher der Schmierfilm beginnt verdrängt zu werden, wird, wenn überhaupt, während des Umform- bzw. Schmiedevorganges erreicht. Der Schmiedevorgang selbst beansprucht nur Bruchteile von Sekunden. Überraschenderweise hat sich herausgestellt, daß einer Einstellung des hydrostatischen Lagers auf eine kleinere Kraft als die Maximalkraft der Spindelpresse der Schmierfilm in sehr vielen Fällen nicht vollständig durchschlagen wird. Jedenfalls kann eine eigentliche Mischreibung, unter Berücksichtigung der Zeit, die für das Zusammendrücken des Schmierspaltes erforderlich ist, nur noch in einem äußerst kurzen Zeitraum auftreten. Darüber hinaus ist von erheblicher Bedeutung, daß diese Mischreibung, wenn sie auftritt, nur über einen sehr geringen Weg auftritt, da die Relativbewegung der Spindel zu dem Spurlager bzw. zu der Spindelmutter in dieser sehr kurzen Zeit entsprechend äußerst gering ist. Die erfindungsgemäße Ausgestaltung führt auch noch zu weiteren entscheidenden Vorteilen: Die Wiederholungsgenauigkeit der Presskraft ist wesentlich gesteigert. Die maximale Pressenkraft läßt sich präziser errechnen. Der Maschinenwirkungsgrad ist erhöht; bspw. können hierdurch auch das Schwungrad und der Antriebsmotor kleiner dimensioniert werden. Überraschenderweise ergibt sich auch unmittelbar nach Beendigung des Umformvorganges, nachdem das hydrostatische Lager ganz oder teilweise zusammengebrochen ist, ein Rückstellmoment für die Spindel. Die von dem Schwungrad entkoppelte Spindel wird von dem in den Tragflanken der Spindelmutter anstehenden Druck des hydrostatischen Lagers, bspw. 300 bar, beaufschlagt. Aufgrund des Verlaufes der Tragflanken der Spindelmutter ergibt sich auch eine Kraftkomponente in horizontaler Richtung, welche die Spindel zu bewegen sucht, da die Spindelmutter ihre Endlage erreicht hat. Nach Beendigung des Umformvorganges distanziert der anstehende Druck des hydrostatischen Lagers also nicht nur wieder die Flanken von Spindelmutter und Spindel, sondern bewirkt so auch ein Rückdrehmoment bzgl. der von dem Schwungrad entkoppelten Spindel. Hierzu ist es auch wesentlich bzw. sehr vorteilhaft, daß das hydrostatische Lager nur zwischen den Tragflanken der Spindelmutter und den jeweiligen Gegenflanken der Spindel ausgebildet ist. Bei einer Ausbildung des hydrostatischen Lager auf der belasteten und der unbelasteten Flanke eines Gewindeganges der Spindel würde der anstehende Gegendruck auf der unbelasteten Seite die Wiederdistanzierung der Flanken nicht in der beschriebenen Weise ermöglichen. Eine Spindelpresse der hier in Rede stehenden Art kann des weiteren, wie auch bereits angesprochen, ein oberes Spurlager für die Spindel aufweisen. Die Erfindung schlägt vor, auch dieses Spurlager als hydrostatisches Lager auszubilden, mit einer Druck-Einstellung entsprechend dem Spindelmutter-Lager. Es ergibt sich ein praktisch verschleißfreier Lauf auch in dem Spurlager. Zudem muß bei einem Übersteigen der Maximalkraft auch der Schmierfilm in dem Spurlager (zunächst) zusammengedrückt werden. Dies wirkt sich wiederum vorteilhaft im Hinblick auf die notwendige Gesamtzeit und damit die allenfalls verbleibende Zeit für den Zustand tatsächlicher Mischreibung aus. Darüber hinaus schlägt die Erfindung in weiterer Ausgestaltung vor, daß die Lagertaschen in der Spindelmutter, die für den hydrostatischen Aufbau des Schmierfilms ausgebildet sind, als z.B. mittige Längskanäle der Gewindeganglinie folgend geformt sind. Beispielsweise sind bei einer Spindelpresse der hier in Rede stehenden Art vier Gewindegänge mit je einer Steigung von 12° ausgebildet. Die Lagertaschen sind als Kanal über die gesamte Länge eines Gewindeganges ausgebildet. Die Lagertaschen brauchen nur auf einer Flankenseite ausgebildet zu sein, da die Belastung immer auf derselben Seite auftritt. Beim Herunterfahren des Stößels bewirkt die Reaktionskraft des Stößels, daß jeweils an der unteren Flanke der Anlagedruck gegeben ist. Desgleichen beim Hochfahren des Stößels mittels der Hydraulikzylinder. Die somit als einer Gewindeganglinie kanalartig folgend ausgebildete Lagertasche wird bevorzugt in etwa in der Mitte der Tragflanken einer Spindelmutter angeordnet. In regelmäßigen Abständen sind Zuführleitungen angeschlossen, durch welche mit entsprechendem Druck das Schmiermittel in die Lagertaschen gepumpt wird. Der Kanal kann je nach den konstruktiven Verhältnissen einteilig oder mehrteilig, also segmentartig sein. Eine axiale Unterteilung empfiehlt sich im Hinblick auf ein erwünschtes schnelles Wiedererreichen des hydrostatischen Lagerungszustandes nach einem Überschreiten der kritischen Kraft, um jedenfalls beim Rückhub von Beginn ab hydrostatische Lagerungsverhältnisse zu haben. Der Lagertaschenkanal muß in der Spindelmutter so ausgelegt sein, daß in jeder Stellung des Stößels eine Überdeckung gegeben ist. In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung, der auch eigenständige Bedeutung zukommt, ist vorgesehen, daß kurz vor Erreichen des unteren Umkehrpunktes des Stößels aus einem gesonderten Ölvorrat das hydrostatische Lager mit einem Kurzzeit-Überdruck beaufschlagbar ist. Und zwar sowohl das hydrostatische Lager in der Spindelmutter, wie auch, wenn vorgesehen, das hydrostatische Lager im Spurlager. Dieser Kurzzeit-Überdruck ermöglicht es, sogar noch bei Maximalkraft hydrostatische oder quasi-hydrostatische Verhältnisse aufrechtzuerhalten. Es kann zwar der Fall eintreten, daß trotz des Überdruckes eine Annäherung der Flanken der Spindelmutter und der Spindel aneinander auftritt, jedoch nicht in dem Ausmaß, daß der Schmierfilm vollständig durchschlagen wird. In bevorzugter Ausgestaltung wird die Beaufschlagung mit dem Kurzzeit-Überdruck auch in Abhängigkeit von der Umformphase vorgenommen. Durch das Auftreffen des Stößels einer hier beschriebenen Spindelpresse kann der Kurzzeit-Überdruck ausgelöst werden. Nach gegenwärtigen Erkenntnissen liegt der erforderliche Kurzzeit-Überdruck bei etwa 800 bar für eine Spindelpresse mit einer Nennkraft von 1.600 t und üblichen Abmessungen der Spindel und der Spindelmutter. Hierbei ist berücksichtigt, daß eine Spindelpresse mit 1.600 t Nennkraft bis zu 2.500 t belastet werden kann und bei 10 % der Hübe sogar bis 3.200 t. Bei einer derartigen Spindelpresse ist die maximal erreichbare Kraft durch ein beginnendes Schleifen der Kupplung bestimmt, das etwa bei 3.800 t einsetzt. Soweit die Spindelpresse nur bis 1.600 t belastet wird, reicht für den Kurzzeit-Überdruck auch ein Druck von etwa 500 bar aus. Der Kurzzeit-Überdruck ist auch unabhängig von dem Erreichen bzw. dem Aufrechterhalten von hydrostatischen Verhältnissen während der Umformphase von Bedeutung. Selbst wenn durch den Kurzzeit-Überdruck es nicht möglich ist, hydrostatische Verhältnisse aufrechtzuerhalten bzw. einzustellen. Der kurz vor dem unteren Umkehrpunkt des Stößels ausgelöste Kurzzeit-Überdruck dient auch dazu, um unmittelbar nach Beendigung des Umformvorganges und vor Einleitung der Rückbewegung des Stößels zuverlässig und schnell in den Lagern wieder hydrostatische Verhältnisse herzustellen. Der Kurzzeit-Überdruck soll aber nicht dazu dienen, auch noch bei Maximalkraft ideal-hydrostatische Verhältnisse in jedem Fall aufrechtzuerhalten oder den Wert der kritischen Kraft zu erhöhen. Der Überdruck soll also nach Entlastung des Stößels diesen, sofern erfolgt, von den Gegenflächen möglichst schlagartig abheben. In konstruktiver Hinsicht schlägt die Erfindung hierzu auch vor, daß der gesonderte Ölvorrat mittels eines hydraulischen Akkumulators, dem eine gesonderte Pumpe zugeordnet ist, druckbeaufschlagbar ist und daß der Ölvorrat über ein schnell öffnendes Hydraulikventil in die hydrostatische Lagerung einleitbar ist. Es ist somit ein gesondertes System für die Erzeugung dieses Überdrucks gegeben. Der Akkumulator wird während eines großen Teils des Pressenspiels gefüllt. Zum Trennen der Laufflächen wird der Akkumulator kurz vor dem unteren Umkehrpunkt des Stößels durch das schnell öffnende Hydraulikventil mit den Lagertaschen verbunden. Zur Erreichung einer möglichst kurzen Druckaufbauzeit ist es vorteilhaft, den Akkumulator möglichst nahe an der Lauffläche bzw. den Lagerungsflanken anzuordnen.

[0008] Nachstehend ist die Erfindung des weiteren anhand der beigefügten Zeichnung, die jedoch lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellt, erläutert. Im einzelnen zeigt:

Fig. 1

eine Vorderansicht, teilweise geschnitten, einer Spindelpresse;

Fig. 2

eine vergrößerte Darstellung, geschnitten, der Spindel mit dem Stößel und der Spindelmutter;

Fig. 3

eine graphische Kraft-Zeitdarstellung der Preßkraft aufgetragen über der Umformzeit;

Fig. 4

eine Detaildarstellung der Zusammenwirkung Spindelmutter/Spindel und

Fig. 5

ein Schaltschema bezüglich der Erzeugung des kurzzeitigen Überdrucks.

[0009] Dargestellt und beschrieben ist eine Spindelpresse 1 mit einem Stößel 2, der mittels einer Spindel 3 zur Durchführung eines Umformvorganges bewegbar ist. Der heruntergefahrene Stößel 2 ist mittels Hydraulikzylinder 4 wieder in seine Ausgangslage zurückbewegbar. Die Spindel 3 ist über eine Kupplung mit einem Schwungrad 7 koppelbar. Bei der dargestellten Ausführungsform wird die Kraft bzw. Energie zur Bewegung des Stößels beim Umformvorgang aus dem Schwungrad 7 geholt.

[0010] Die Spindel 3 ist in einer Spindelmutter 5 gelagert, die in dem Stößel 2 aufgenommen ist. Desweiteren ist die Spindel 3 mittels eines Spurlagers 6 gelagert. Die Spindel 3 mit der Spindelmutter 5 sowie der Stößel 2 sind insgesamt in einem Pressengestell 18 aufgenommen.

[0011] Das Schwungrad 7 läuft jeweils in der gleichen Drehrichtung um. Nach bzw. kurz vor Beendigung des Arbeitshubes wird die Kupplung 19 zwischen dem Schwungrad 7 und der Spindel 3 gelöst und die Aufwärtsbewegung des Stößels 3 mittels der erwähnten hydraulischen Rückhubeinrichtung (Hydraulikzylinder 4) durchgeführt.

[0012] Die Spindelmutter 5 und das Spurlager 6 sind bei der dargestellten Spindelpresse 1 als hydrostatische Lager ausgebildet. Im Detail ist dies beispielsweise in Fig. 4 dargestellt. Mittels einer nicht dargestellten Pumpe wird in die Lagertaschen 8 Schmiermittel, nämlich Öl, unter einem solchen Druck eingepumpt, daß die Spindel 3 von der Spindelmutter 5 distanziert wird. Das hydrostatische Lager ist wirksam während des Auf- und Abwärtshubes sowie auch während des Umformvorganges, hier jedoch nur bis zu einer bestimmten Kraft F1 (vergl. Fig. 3), die einen Bruchteil der Kraft Fmax darstellt. Diese Auslegung des hydrostatischen Lagers ermöglicht es, bei konstruktiv nahezu unveränderten Verhältnissen, eine sehr weitgehende Reduzierung des Verschleißes zu erreichen. Wie aus Fig. 3 ersichtlich, steigt die in den Lagern wirkende Kraft über die Umformzeit stark progressiv an. Der Verlauf eines solchen Anstieges ist von Werkstück zu Werkstück verschieden, üblicherweise ist jedoch ein Kraftanstieg auf mindestens den doppelten Wert im letzten Zehntel der Umformzeit gegeben. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist die hydrostatische Lagerung so ausgelegt, nämlich Fläche und Spaltdruck so bestimmt, daß bis zu einer Preßkraft, die etwa der halben Maximalkraft entspricht, eine praktisch vollständige hydrostatische Schmierung vorliegt, d.h. die Distanzierung der Flanken 10 der Spindel 3 und der Flanken 11 der Spindelmutter 5 praktisch unverändert ist. Nach Übersteigen der kritischen Kraft F1 befinden sich die zugeordneten Lagerflächen aber nicht sogleich im Mischreibungsgebiet. Vielmehr vermindert sich zunächst die Spalthöhe h (vergl. Fig. 4), zwar in sehr kurzer Zeit, jedoch immer noch in einer bezogen auf die verbleibende Umformzeit wesentlichen Zeit. Erst danach, was in dem dargestellten Schaubild mit dem Zeitpunkt t₂angedeutet ist, tritt tatsächlich Mischreibung auf. Bis zum Anstieg auf die Maximalkraft Fmax bzw. bis zur Beendigung des Umformvorganges. Der verbleibende Zeitraum von t₂ bis t₃ ist sehr kurz, im Bereich von wenigen Millisekunden. Entsprechend gering ist auch der Weg, den die Lagerflächen im Gebiet der Mischreibung relativ zueinander zurücklegen.

[0013] Im einzelnen ist bezüglich des hydrostatischen Lagers in der Spindelmutter so vorgegangen, daß ein dem Gewindegang folgender Kanal ausgebildet ist, der etwa mittig auf der Flanke 11 der Spindelmutter 5 angeordnet ist. Die Spindelmutter selbst kann bspw. viergängig ausgebildet sein, mit je 12° Steigung. Es kann auch vorteilhafterweise vorgesehen sein, daß die Kanäle über die axiale Höhe der Mutter unterteilt sind. Dies ist etwa vorteilhaft im Hinblick auf ein rasches Abheben der Flanken 10,11 vor bzw. zu Beginn des Rückhubs. Diesbezüglich ist weiter unten aber auch eine weitere gesonderte Ausgestaltung erläutert.

[0014] In weiterer Einzelheit besteht das hydrostatische Lager in der Spindelmutter aus einer Lagertasche 8 mit einer Breite a und einer (mittleren) Höhe b. Die Lagertasche 8 ist mittels einer Verbindungsleitung 9 mit einer Ölquelle unter hohem Druck verbunden. Durch diesen Druck hebt die Flanke 10 der Spindel 3 von der Flanke 11 der Spindelmutter 5 ab, und zwar bis zu der erwähnten Höhe h (die in der Zeichnung übertrieben dargestellt ist). Die Höhe h ist abhängig von dem Öldruck in der Lagertasche 8 und der herrschenden Kraft in der Spindel 3. Die Lagertasche 8 ist weiter mit der Verbindungsleitung 9 durch eine Zuleitung 20 verbunden, die einen geringeren Durchmesser als die Verbindungsleitung 9 und auch einen etwas geringeren Durchmesser besitzt als es der Breite a der Lagertasche 8 entspricht. Bspw. und bevorzugt sind die Maße so gewählt, daß die Breite a der Lagertasche 8 zu der Breite A der wirksamen Flankenfläche der Flanke 11 sich wie 1 : 6 verhält. Die Höhe b entspricht etwa der Breite a, wobei ein Kanalgrund der Lagertasche 8, wie in der Zeichnung dargestellt, gerundet ausgeführt ist. Der Durchmesser der Verbindungsleitung 20 ist etwas, bspw. 20%, kleiner als die Breite a der Lagertasche 8, während der Durchmesser der Zuleitung 9 etwa doppelt so groß ist wie der Durchmesser der Verbindungsleitung 20.

[0015] Während eines Arbeitshubes herrscht in der Lagertasche 8 bzw. in der darin befindlichen und austretenden Hydraulikflüssigkeit zunächst, bevor der Stößel mit dem Werkstück in Kontakt kommt, ein relativ geringer Druck von bspw. 20 bar. Dieser Druck ist ausreichend, um die Flanken 10 und 11 voneinander zu distanzieren. Die Pumpe, die die Hydraulikflüssigkeit fördert, durch die Zuleitung 9 und die Verbindungsleitung 20 in die Lagertasche 8 ist jedoch auf einen wesentlich höheren Gegendruck, beispielsweise bis zu 300 bar, ausgelegt. Kommt nun der Stößel 2 mit dem Werkstück im weiteren Verlauf des Arbeitshubes in Kontakt, so erhöht sich der Gegendruck, der von der Spindel 3 ausgeübt wird und entsprechend steigt der Druck in der Lagertasche 8 an. Bei sehr kurzzeitigen Umformvorgängen ist die Zeitspanne viel zu gering, als daß es zu einem Durchschlagen der die Flanken 10,11 distanzierenden Schicht aus Hydraulikflüssigkeit kommen könnte. Bei längeren Umformzeiten, die etwa bei 150 bis 200 µs liegen, steigt der Druck in dem hydrostatischen Lager, nach derzeitigen Erkenntnissen, durchaus bis zu dem beispielhaft erwähnten Gegendruck der fördernden Pumpe an.

[0016] Obwohl die Verbindungsleitung 20 einen geringeren Durchmesser aufweist als die Lagertasche 8 einerseits und die Zuleitung 9 andererseits, wirkt sie doch nicht oder nicht wesentlich als eine für hydrostatische Lager im Stand der Technik an sich bekannte Drossel. Gleichwohl kann ein derartiges hydrostatisches Lager auch in der im Stand der Technik bekannten Weise mit einer Drossel ausgebildet sein. Hierbei ist jedoch eine wesentliche Erwärmung der Hydraulikflüssigkeit zu verzeichnen, die möglichst vermieden werden soll. Darüber hinaus läßt eine Ausgestaltung, wie angegeben, - unterstützend - wie das hydrostatische Lager für die Spindelpresse überhaupt, den Einsatz relativ zähen Öles zu. Eine hohe Ölzähigkeit wiederum ist vorteilhaft in bezug auf die Zeit, die erforderlich ist, um bei Überschreiten der kritischen Kraft F1 die Flanken 10 und 11 in Anlage zueinander zu bringen. Es wird bspw. mit einer Ölzähigkeit von 460 cSt gearbeitet. Dies bedeutet, daß die Zähigkeit des hierbei verwendeten Öles um etwa 2 bis 4 Stufen höher liegen kann, als die Zähigkeit des Öles, das bei bekannten Schmierungen an Spindelpressen verwendet wird.

[0017] In Fig. 5 ist ein Schaltschema dargestellt, mit welchem kurz vor Erreichen des unteren Umkehrpunktes des Stößels 2 aus einem gesonderten Ölvorrat 12 das hydrostatische Lager mit einem Kurzzeit-Überdruck beaufschlagbar ist. Im einzelnen besteht diese Anordnung aus einem hydraulischen Akkumulator 13, der mit einer gesonderten Pumpe 14 zusammenwirkt. Der hydraulische Akkumulator 13 ist über eine gesonderte Leitung 15, in welcher schnellöffnende Hydraulikventile 16 angeordnet sind, mit der hydrostatischen Lagerung verbunden. Durch die separate Pumpe 14 wird der hydraulische Akkumulator mit Schmiermittel gefüllt, das dann unter einem so hohen Druck steht, daß die Trag- bzw. Laufflächen von Spindelmutter 5 und Spurlager 6 zu Beginn des Rückhubs nahezu schlagartig voneinander distanziert werden und die Rückhubbewegung des Stößels wieder vollständig mit hydrostatischer Schmierung ablaufen kann. Zum Trennen der Laufflächen wird der Akkumulator 13 kurz vor dem unteren Umkehrpunkt des Stößels 2 durch die schnell öffnenden Hydraulikventile 16 mit den Kanälen bzw. Lagertaschen 8 verbunden. Es ist vorteilhaft, den Akkumulator 13 möglichst nahe an der Spindelmutter bzw. dem Spurlager anzuordnen, um eine möglichst kurze Druckaufbauzeit zu erreichen. Gefüllt wird der Akkumulator 13 während eines großen Teils des Pressenspiels. In der Zeichnung ist noch mit 17 ein Druckventil bezeichnet. Es versteht sich, daß der durch das Zusatzaggregat kurzzeitig aufbringbare Druck wesentlich höher ist als der Betriebsdruck des hydrostatischen Lagers. Bezüglich letzterem wird mit einem Öldruck von bspw. 300 bar gearbeitet. Die vorbeschriebene Einrichtung dient auch erfindungsgemäß dazu, das hydrostatische Lager kurz vor Erreichen des unteren Umkehrpunktes des Stößels mit einem Kurzzeit-Überdruck einer derartigen Höhe zu beaufschlagen, daß hydrostatische oder zumindest quasi-hydrostatische Verhältnisse auch während einer Maximalbelastung des Lagers gegeben sind. Hierzu wird mit Drücken von bis zu 800 bar oder ggf. mehr kurzzeitig gearbeitet, bezogen auf eine Nennkraft einer Spindelpresse von 1.600 t. Weiterhin ist auch vorgesehen, daß die Beaufschlagung mit dem Kurzzeit-Überdruck in Abhängigkeit von der Umformphase vorgenommen wird. Bspw. kann der Kurzzeit-Überdruck gesteuert durch die momentane Pressenkraft ausgelöst werden. Diese Maßnahme kann auch ohne eine Auslegung des Lagers ansonsten als hydrostatisches Lager, wie weiter vorne im einzelnen beschrieben, angewendet werden.

Ansprüche

1. Spindelpresse (1) mit einer Spindel (3) und einer Spindelmutter (5), die in einem Pressengestell (18) aufgenommen sind, einem in der gleichen Drehrichtung ununterbrochen laufenden Schwungrad (7), einer zwischen dem Schwungrad (7) und der Spindel (3) angeordneten druckmittelbetätigbaren Kupplung (19), die nur während des Abwärts- und teilweise während des Arbeitshubes eine Verbindung zwischen dem Schwungrad (7) und der Spindel (3) herstellt, und einer Hubeinrichtung (4) zur Zurückbewegung des Stößels (2), wobei zur Schmierung im Bereich von Flanken der Spindelmutter (5) mehrere Öl-Austrittsbohrungen ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Öl-Austrittsbohrungen in Form von Lagertaschen (8) auf den Tragflanken (11) der Spindelmutter (5) angeordnet sind, zur Ausbildung eines hydrostatischen Lagers, wobei die Tragkraft des hydrostatischen Lagers auf eine kleinere Kraft, als es der Maximalkraft der Spindelpresse (1) entspricht, eingestellt ist.

2. Spindelpresse nach den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein gesonderter Ölvorrat (12) mittels eines hydraulischen Akkumulators (13), dem eine gesonderte Pumpe (14) zugeordnet ist, druckbeaufschlagbar ist, und daß der Ölvorrat, kurz von Erreichen des unteren Umkehrpunktes des Stößels, (12) aus dem Akkumulator (13) mittels schnell öffnender Hydraulikventile (16) zwischen die Tragflanken (10, 11) einspeisbar ist, zur Einstellung eines hydrostatischen Lagerungszustands.

3. Spindelpresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das hydrostatische Lager nur zwischen den Tragflanken (11) der Spindelmutter (5) und einer jeweiligen gegenüberliegenden Flanke (10) der Spindel (3) ausgebildet ist.

4. Spindelpresse nach einem der Ansprüche 1 oder 3, wobei die Spindelpresse (1) ein oberes Spurlager (6) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Spurlager (6) als hydrostatisches Lager ausgebildet ist, mit einer Druck-Einstellung entsprechend dem Spindelmutter-Lager.

5. Spindelpresse nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagertaschen (8) in der Spindelmutter (5) im wesentlichen kanalartig ausgebildet sind, der Gewindeganglinie auf einer Flanke (11) der Spindelmutter (5) folgend.

6. Spindelpresse nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Breite a der Lagertasche (8) in einer Tragflanke (11) der Spindelmutter (5) etwa 1/6 der wirksamen Breite A der Tragflanke (11) entspricht.

7. Verfahren zum Betreiben einer Spindelpresse (1) mit einer Spindelmutter (5) und einer Spindel (3), insbesondere einer Spindelpresse mit einer Spindel (3) und einer Spindelmutter (5), die in einem Pressengestell (18) aufgenommen sind, einem in der gleichen Drehrichtung ununterbrochen laufenden Schwungrad (7), einer zwischen dem Schwungrad (7) und der Spindel (3) angeordneten druckmittelbetätigbaren Kupplung (19), die nur während des Abwärts- und teilweise während des Arbeitshubes eine Verbindung zwischen dem Schwungrad (7) und der Spindel (3) herstellt, und einer hydraulischen Hubeinrichtung (4) zur Zurückbewegung des Stößels (2), wobei zur Schmierung im Bereich von Flanken der Spindelmutter (5) mehrere Öl-Austrittsbohrungen ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß zur Distanzierung der Flanken (10, 11) einer Spindelmutter (5) und einer Spindel (3) bei der Spindelpresse (1) das ausstehende Öl unter einen solchen Druck gesetzt wird, daß ein hydrostatischer Lagerungszustand erreicht wird, wobei die Tragkraft des hydrostatischen Lagers auf eine kleinere Kraft, als es der Maximalkraft der Spindelpresse (1) entspricht, eingestellt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß kurz vor Erreichen des unteren Umkehrpunktes durch die Einspeisung des Hydraulikmittels ein Kurzzeit-Überdruck bezüglich des Druckes, der in dem hydrostatischen Lager herrscht aufgrund der Einstellung auf eine kleinere Kraft, als es der Maximalkraft der Spindelpresse (1) entspricht, eingestellt wird, so daß der Schmierfilm während einer Maximalbelastung des Lagers nicht vollständig durchgeschlagen wird.

9. Verfahren nach den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruchs 7, dadurch gekennzeichnet, daß durch Einspeisung von Hydraulikmittel kurz vor Erreichen des unteren Umkehrpunktes des Stößels (2) eine Distanzierung der Tragflanken (10, 11) der Spindel (3) und der Spindelmutter (5) entsprechend einem hydrostatischen Lagerungszustand eingestellt wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Beaufschlagung mit dem Kurzzeit-Überdruck in Abhängigkeit von der Umformphase vorgenommen wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10 , dadurch gekennzeichnet, daß der Kurzzeit-Überdruck bei etwa 800 bar liegt, für eine Spindelpresse mit einer Nennkraft von 1.600 t.

Claims

1. Screw press (1) with a spindle (3) and a spindle nut (5) which are held in a press frame (18), a flywheel (7) running continuously in the same direction of rotation, a fluid-operated clutch (19) which is arranged between the flywheel (7) and the spindle (3) and which makes a connection between the flywheel (7) and the spindle (3) only during the downward stroke and partly during the working stroke, and a lifting device (4) for the return movement of the plunger (2), wherein several oil outlet bores are formed for lubrication in the region of flanks of the spindle nut (5), characterised in that the oil outlet bores are arranged in the form of bearing recesses (8) on the supporting flanks (11) of the spindle nut (5), to form a hydrostatic bearing, wherein the supporting force of the hydrostatic bearing is adjusted to a lower force than corresponds to the maximum force of the screw press (1).

2. Screw press according to the characteristics of the introductory part of claim 1, characterised in that a separate oil supply (12) can be subjected to pressure by means of a hydraulic accumulator (13) with which is associated a separate pump (14), and in that the oil supply (12) can be supplied between the supporting flanks (10, 11) from the accumulator (13) by means of quick-opening hydraulic valves (16) shortly before reaching the lower turning point of the plunger, for adjustment of a hydrostatic bearing condition.

3. Screw press according to claim 1, characterised in that the hydrostatic bearing is formed only between the supporting flanks (11) of the spindle nut (5) and a respective opposed flank (10) of the spindle (3).

4. Screw press according to either of claims 1 or 3, wherein the screw press (1) comprises an upper step bearing (6), characterised in that the step bearing (6) is constructed as a hydrostatic bearing, with pressure adjustment according to the spindle nut bearing.

5. Screw press according to one or more of the preceding claims, characterised in that the bearing recesses (8) in the spindle nut (5) are essentially channel-like, following the thread line on one flank (11) of the spindle nut (5).

6. Screw press according to one or more of the preceding claims, characterised in that a width a of the bearing recess (8) in a supporting flank (11) of the spindle nut (5) corresponds to about 1/6 of the effective width A of the supporting flank (11).

7. Method for operating a screw press (1) with a spindle nut (5) and a spindle (3), in particular a screw press with a spindle (3) and a spindle nut (5) which are held in a press frame (18), a flywheel (7) running continuously in the same direction of rotation, a fluid-operated clutch (19) which is arranged between the flywheel (7) and the spindle (3) and which makes a connection between the flywheel (7) and the spindle (3) only during the downward stroke and partly during the working stroke, and a hydraulic lifting device (4) for the return movement of the plunger (2), wherein several oil outlet bores are formed for lubrication in the region of flanks of the spindle nut (5), characterised in that, to space apart the flanks (10, 11) of a spindle nut (5) and a spindle (3) in the screw press (1), the oil occurring is placed under such pressure that a hydrostatic bearing condition is attained, wherein the supporting force of the hydrostatic bearing is adjusted to a lower force than corresponds to the maximum force of the screw press (1).

8. Method according to claim 7, characterised in that shortly before reaching the lower turning point, due to supply of the hydraulic medium, a short-term excess pressure is adjusted in relation to the pressure which prevails in the hydrostatic bearing, on account of adjustment to a lower force than corresponds to the maximum force of the screw press (1), so that the lubricating film is not completely broken through during maximum loading of the bearing.

9. Method according to the characteristics of the introductory part of claim 7, characterised in that due to supply of hydraulic medium shortly before reaching the lower turning point of the plunger (2), a spacing of the supporting flanks (10, 11) of the spindle (3) and spindle nut (5) is adjusted according to a hydrostatic bearing condition.

10. Method according to either of claims 8 or 9, characterised in that subjection to the short-term excess pressure is performed in dependence on the forming stage.

11. Method according to any of claims 8 to 10, characterised in that the short-term excess pressure is about 800 bar, for a screw press with a press rating of 1,600 t.

Revendications

1. Presse à vis, (1) munie d'une broche (3) et d'un écrou de broche (5), loges dans un bâti de presse (18), avec un volant d'inertie (7) tournant de façon ininterrompue dans le même sens de rotation, un embrayage (19) susceptible d'être actionné par un fluide sous pression et disposé entre le volant d'inertie (7) et la broche (3) et qu'établit une liaison entre le volant (7) et la broche (3) seulement pendant la course de descente et, partiellement, pendant la course de travail, et d'un dispositif de levée (4) destiné au mouvement de rappel du poussoir ou pilon (2), plusieurs perçages de sortie d'huile étant réalisés pour assurer la lubrification dans la zone des flancs de l'écrou de broche (5), caractérisée en ce que les perçages de sortie d'huile sont réalisés sous la forme de poches formant palier (8), disposées sur les flancs porteur (11) de l'écrou de broche (5), afin de constituer un palier hydrostatique, la force de portance du palier hydrostatique étant réglée à une moindre valeur que celle correspondant à la force maximale de la presse à vis (1).

2. Presse à vis selon les caractérisations de la revendication 1, caractérisée en ce qu'un réservoir d'huile séparé (12) peut être sollicité par une pression, au moyen d'un accumulateur hydraulique (13) auquel est associé une pompe séparée (14), et en ce que le réservoir d'huile est susceptible d'être alimenté entre les flancs porteurs (10, 11), juste avant d'atteindre le point mort inférieur du poussoir, à partir de l'accumulateur (13), à l'aide de valves hydrauliques (16) à ouverture rapide, pour établir un état de sustentation hydrostatique du palier.

3. Presse à vis selon la revendication 1, caractérisée en ce que le palier hydrostatique est réalisé de façon localisée, seulement entre les flancs porteurs (11) de l'écrou à broche (5) et un flanc (10) conjugué respectif de la broche (3).

4. Presse à vis selon l'une des revendications 1 ou 3, dans laquelle la presse à vis (1) comporte une crapaudine (6) supérieure, caractérisée en ce que la crapaudine (6) est réalisée sous la forme d'un palier hydrostatique avec un réglage de pression correspondant à celui du palier de l'écrou de broche.

5. Presse à vis selon l'une ou plusieurs des revendications précédentes, caractérisée en ce que les poches de palier (8) sont réalisées dans l'écrou à broche (5) de façon à former sensiblement des canaux, en suivant la ligne de filet de vis sur un flanc (13) de l'écrou de broche (5).

6. Presse à vis selon l'une ou plusieurs des revendications précédentes, caractérisée en ce que la largeur a de la poche de palier (8) réalisée dans un flanc porteur (11) de l'écrou de broche (5) correspond à environ 1/16 de la largeur active A du flanc porteur (11).

7. Procédé d'actionnement d'une presse à vis (1) munie d'un écrou de broche (5) et d'une broche (3) en particulier d'une presse à vis avec une broche (3) et un écrou de broche (5), logés dans un bâti de presse (18), d'un volent d'inertie (7) tournant de façon ininterrompue dans le même sens de rotation, d'un embrayage (19) susceptible d'être actionné par un fluide sous pression et disposé entre le volant d'inertie (7) et la broche (3), et qui établit une liaison entre le volant (7) et la broche (3) seulement pendant la course de descente et, partiellement, pendant la course de travail, et d'un dispositif de levée (4) destiné au mouvement de rappel du poussoir ou du pilon (2), plusieurs perçages de sortie d'huile étant réalisés pour assurer la lubrification dans la zone des flancs de l'écrou de broche (5), caractérisé en ce que, pour maintenir un intervalle entre les flancs (10, 11) d'un écrou de broche (5) et une broche (3), dans la presse à vis (1), l'huile sortante est maintenue à une pression telle qu'elle atteigne un état de sustentation hydrostatique, la force de portance du palier hydrostatique étant réglée à une force moindre que celle correspondant à la force maximale de la presse à vis.

8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que, juste avant d'atteindre le point mort bas, on provoque par injection du fluide hydraulique, une brève surpression vis à vis de la pression régnant dans le palier hydrostatique, du fait du réglage à une force moindre que celle qui correspond à la force maximale de la presse à vis (1), de sorte que le film lubrifiant ne soit pas complètement écrasé et détruit pendant une sollicitation maximale du palier.

9. Procédé selon le préambule de la revendication 7, caractérisé en ce que, par injection de fluide hydraulique juste avant d'atteindre le point mort bas du poussoir ou pilon (2), on règle l'espacement entre les flancs porteurs (10, 11) de la broche (3) et de l'écrou de broche (5), en fonction d'un état de fonctionnement hydrostatique du palier.

10. Procédé selon l'une des revendications 8 ou 9, caractérisé en ce que l'on réalise la sollicitation par la brève surpression déformation en fonction de la phase de.

11. Procédé selon l'une des revendications 8 à 10, caractérisé en ce que l'on établit la brève surpression à environ 800 bar, pour une presse à vis ayant une force nominale de 1600 t.

Zeichnung