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Die
Erfindung betrifft eine Spindelpresse bestehend aus einem Pressentisch,
einem Pressenbär und
mehreren Gewindetrieben zum Antrieb des Pressenbärs. Jeder der Gewindetriebe
umfasst dabei eine Gewindespindel, eine Spindelmutter und einen
Elektromotor.
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Eine
derartige Spindelpresse ist aus der
DE 198 21 159 A1 bekannt. Der Pressenbär dieser
Spindelpresse wird über
vier jeweils in den Ecken des Pressentischs bzw. des Pressenbärs angeordnete Gewindetriebe
in vertikaler Richtung angetrieben. Die Gewindespindel der Gewindetriebe
sind drehbar im Pressenbär
gelagert und werden jeweils von einer Motor-Winkelgetriebeeinheit angetrieben. Sie
greifen in Spindelmuttern ein, die undrehbar und unverschieblich
am Pressentisch befestigt sind. Die Gewindetriebe sind mechanisch
nicht miteinander gekoppelt, der Synchronlauf der Gewindetriebe
wird durch die Steuerung der Motoren sichergestellt. Parallel zu
den Gewindetrieben ist in jeder Ecke des Pressentischs zusätzlich eine
Führungssäule zur Führung des
Pressenbärs
angeordnet.
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Die
Notwendigkeit der zusätzlichen
Führungssäulen erweist
sich aus zwei Gründen
als besonders nachteilig. Zum Einen wird durch die Führungssäulen die
zur Verfügung
stehende Fläche
zur Befestigung von Werkzeugen auf der Oberfläche des Pressentischs bzw.
der Unterseite des Pressenbärs eingeschränkt. Die
Größe der zu
bearbeitenden Bauteile wird somit durch das Vorhandensein der zusätzlichen
Führungssäulen im
Vergleich zu den Außenabmaßen der
Spindelpresse limitiert. Zum Anderen erweist sich die Fertigung
der aus dem Stand der Technik bekannten Spindelpressen als aufwendig und
teuer. Ein wesentlicher Aspekt ist dabei die hohe Anzahl an Bauteilen.
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Aus
DE 10 2005 035 920
A1 ist eine Presse mit einem Pressentisch und einem darüber angeordneten
Pressenstempel bekannt. Zwischen Pressentisch und Pressenstempel
sind zumindest zwei Hydraulikzylinder vorgesehen, durch die der
Pressenstempel in vertikaler Richtung bewegt werden kann, wobei
die Hydraulikzylinder als Antrieb und gleichzeitig der Führung des
Pressenstempels dienen.
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US 4,387,635 zeigt eine
Presse mit einem rechteckigen Pressentisch, einem Pressenoberteil und
einem Pressenjoch. Zwischen Pressentisch und Pressenoberteil erstrecken
sich vier Spindeln, die jeweils in den Ecken des Pressentischs angeordnet und
fest mit Pressentisch und Pressenoberteil verbunden sind. Das Pressenjoch
ist zwischen Pressentisch und Pressenoberteil angeordnet und vertikal verfahrbar
ausgeführt.
Dazu sind vier Spindelmuttern vorgesehen, wovon jede jeweils im
Pressenjoch und auf einer der vier Spindeln drehbar gelagert ist.
Die Spindelmuttern werden gemeinsam über eine Kette von einem Motor
angetrieben. Der Motor ist im Pressentisch untergebracht, weshalb
eine Antriebswelle benötigt
wird, die sich zwischen Pressentisch und Pressenjoch erstreckt und
im Pressenjoch mit der Kette in Antriebsverbindung steht. Eine Führung des Pressenjochs
in vertikaler Richtung ist lediglich durch das Zusammenwirken von
Spindeln und Spindelmuttern gegeben. Eine weitere Führung, wie
sie für
hochpräzise
Pressvorgänge
benötigt
wird, ist nicht vorgesehen.
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Eine ähnliche
Anordnung ist aus
JP 2008260041
A bekannt. Im Unterschied zu der in
US 4,387,635 beschriebenen Presse
kommt die Vorrichtung ohne Pressenoberteil aus, wodurch die Genauigkeit
der Presse nochmals geringer ist, da die oberen Enden der Spindeln
nicht relativ zueinander durch eine Verankerung in einer gemeinsamen
Plattform fixiert sind. Der Motor zum Antrieb der Spindelmuttern
ist hier am Pressenjoch befestigt, wodurch eine Antriebswelle zwischen
Pressentisch und Pressenjoch entfällt. Auch diese Presse weist
keine speziellen Führungen
zur vertikalen Führung
des Pressenjochs auf.
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Die
JP 06-170589 A zeigt
eine Presse mit einem feststehenden Unterteil und einem feststehenden
Oberteil, die durch sich dazwischen erstreckende Spindeln fest miteinander
verbunden sind. Ein Pressenjoch ist zwischen Oberteil und Unterteil
angeordnet und in vertikaler Richtung verfahrbar. Auch hier sind
Spindelmuttern zum Antrieb des Pressenjochs drehbar im Pressenjoch
gelagert. Presswerkzeuge sind jeweils am Oberteil und am Pressenjoch befestigt.
Der Pressvorgang findet daher durch eine vertikale Bewegung des
Pressenjochs nach oben statt. Es sind keine speziellen Bauteile
für eine
exakte Führung
des Pressenjochs vorgesehen.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, eine Konstruktion für eine Spindelpresse anzugeben,
durch welche in erster Linie der Fertigungsaufwand reduziert wird.
Zudem sollen die Nachteile der aus dem Stand der Technik bekannten Spindelpressen überwunden
werden.
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Die
Aufgabe wird gelöst
durch die Merkmale des Anspruchs 1. Demnach liegt eine gattungsgemäße Lösung der
Aufgabe vor, wenn die Führung
des Pressenbärs
durch die Gewindespindeln selbst bewerkstelligt wird. Die Gewindespindel
jedes der verwendeten Gewindetriebe ist dazu drehfest mit dem Pressentisch
verbunden und weist in einem unteren Bereich eine Führungsfläche zur
Führung
des Pressenbärs
auf. Im oberen Bereich hinge gen schließt sich ein Gewindeteil an,
der mit der im Pressenbär drehbar
gelagerten und durch den Elektromotor getriebenen Spindelmutter
in Eingriff steht. Dabei ist der als Hohlwellenmotor ausgeführte Elektromotor
koaxial zu Spindelmutter und Gewindespindel angeordnet und auf dem
Pressenbär
montiert. Durch diese Anordnung entfallen zusätzliche Führungssäulen, wodurch entweder die
Außenabmessungen
der Spindelpresse verringert oder aber auch größere Bauteile bei im Vergleich
zum Stand der Technik gleichbleibenden Spindelabmessungen bearbeitet
werden können.
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Weitere
Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
umfasst die erfindungsgemäße Spindelpresse
vier Gewindetriebe, die jeweils in den Ecken des Pressentischs bzw.
des Pressenbärs
angeordnet sind. So lässt
sich die Kraft beim Pressvorgang gleichmäßig verteilen. Auch kann durch
geeignete Steuerung der Motoren ein einheitlicher Vorschub gewährleistet werden,
wodurch ein Verkanten des Pressenbärs ausgeschlossen wird. Es
sind auch eine Ausführung mit
zwei Gewindetrieben sowie Ausführungen
großer Spindelpressen
mit mehreren Gewindetrieben denkbar.
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Die
Führungsfläche der
Gewindespindel wird vorzugsweise durch einen glatten zylindrischen
Abschnitt gebildet, so dass dieser Führungszylinder konzentrisch
zum Gewindeteil der Gewindespindel verläuft. Die Gewindespindel kann
somit auf einfache Art und Weise aus einem zylindrischen Strang
gefertigt werden. Das Gewinde des Gewindeteils kann dabei sowohl
gewalzt als auch geschnitten werden, die Bearbeitung der Führungsfläche erfolgt
durch eine Drehbearbeitung sowie eine eventuell daran anschließende Bearbeitung
auf einer Präzisionsschleifmaschine.
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Auf
der Gegenseite umfasst der Pressenbär vorzugsweise auf der Unterseite
pro Gewindetrieb jeweils eine Führungsbuchse.
Dies hat den Vorteil, dass die Führungsbuchsen
im Gegensatz zu direkt gebohrten Führungslöchern justiert bzw. nachjustiert werden
können.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
umfasst die Lagerung der Spindelmutter im Pressenbär ein oberes
Hauptlager sowie ein unteres Gegenlager. Das Hauptlager dient zur
Aufnahme der auftretenden Kräfte
während
des Pressvorgangs, wobei das Gegenlager die Gewichtskraft des Pressenbärs aufnimmt.
Das Gegenlager wird somit während
des Pressvorgangs entlastet. Eine gewisse Mindestvorspannung am
Gegenlager wird durch Federn bewirkt.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
sind Elektromotor und Spindelmutter nicht fest miteinander verbunden,
sondern durch eine Zahnkupplung gekoppelt. Während die Zahnkupplung die Drehbewegung
des Elektromotors uneingeschränkt überträgt, erlaubt
sie in axialer Richtung einer Relativbewegung zwischen Elektromotor
und Spindelmutter. Dadurch wird verhindert, dass die beim Pressvorgang
auftretenden Axialkräfte
von den Spindelmuttern auf die Motoren übertragen werden.
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Die
Gewindetriebe sind vorzugsweise ölgeschmiert.
Um eine hohe Einsatzdauer und kurze Presszyklen zu gewährleisten,
umfasst das dazu verwendet Ölschmiersystem
eine Ölkühlung.
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Ein
bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden anhand von Zeichnungen
näher beschrieben.
Es zeigen:
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1 eine
Frontansicht einer erfindungsgemäßen Spindelpresse
mit nach oben verfahrenem Pressenbär,
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2 eine
geschnittene Seitenansicht der erfindungsgemäßen Spindelpresse aus Figur
1, wobei der Pressenbär
links im nach oben verfahrenen und rechts im nach unten verfahrenen
Zustand dargestellt ist, und
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3 eine
Detailansicht des rechten Gewindetriebs aus 2.
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Für die gesamte
weitere Beschreibung gilt: Sind in einer Figur zum Zweck zeichnerischer
Eindeutigkeit Bezugsziffern enthalten, aber im zugehörigen Beschreibungstext
nicht erläutert,
so wird auf deren Erwähnung
in vorangehenden Figurenbeschreibungen Bezug genommen.
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In 1 ist
eine erfindungsgemäße Spindelpresse 1 mit
einem Pressentisch 2 und einem Pressenbär 3 dargestellt. Pressentisch 2 und
Pressenbär 3 sind über vier
Gewindetriebe 4, 5, 6, 7 miteinander verbunden,
die in den Ecken des Pressentischs 1 angeordnet sind. Von
den beiden linken Gewindetrieben 4 und 6 ist nur
der vordere Gewindetrieb 4, und von den beiden rechten
Gewindetrieben 5 und 7 ist nur der vordere Gewindetrieb 5 zu
erkennen.
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2 zeigt
eine seitliche Schnittansicht A-A der erfindungsgemäßen Spindelpresse
aus 1. Der dargestellte Schnitt A-A verläuft durch
die Achsen der Gewindetriebe 5 und 7. In der linken
Hälfte der
Darstellung ist der Pressenbär 3 im
nach oben verfahrenen Zustand, analog zu 1, abgebildet. Die
Gewindespindel 8 ist drehfest mit dem Pressentisch 2 verbunden.
Die Betätigung
des Pressenbärs 3 erfolgt über die
Drehung der Spindelmutter 9, die drehbar und axial unverschieblich
im Pressenbär 3 gelagert
ist. Die Spindelmutter 9 wird durch den Elektromotor 10 angetrieben.
Im rechten Teil der Abbildung ist der Pressenbär 3 in seiner nach
unten verfahrenen Stellung dargestellt. Die Gewindespindel 8 taucht
bei der Abwärtsbewegung
des Pressenbärs 3 in
den als Hohlwellenmotor ausgeführten
Elektromotor 10 ein.
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In 3 ist
der geschnittene Gewindetrieb 7 aus 2 vergrößert dargestellt.
Der Aufbau der Gewindetriebe 4, 5, 6 und 7 wird
im Folgenden lediglich exemplarisch anhand des Gewindetriebs 7 erläutert, die übrigen Gewindetriebe 4, 5 und 6 entsprechen
in ihrem Aufbau vollständig
dem des Gewindetriebs 7. Der obere Gewindeteil 11 der
Gewindespindel 8 steht mit der Spindelmutter 9 in
Eingriff. Der untere Teil der Gewindespindel 8 dient als
Führungsfläche 12 zur Führung des
Pressenbärs 3.
Die Führungsfläche 12 wird
durch einen glatten zylindrischen Abschnitt gebildet, dessen Achse
koaxial zur Achse des Gewindeteils 11 verläuft. Der
Pressenbär 3 gleitet
mit der Führungsbuchse 14 an
der Führungsfläche 12 der Gewindespindel 8.
Die Führungsbuchse 14 ist über einen
Führungsflansch 13 mit
dem Pressenbär
an dessen Unterseite verbunden. Die Befestigung des Führungsflanschs 13 an
der Unterseite des Pressenbärs 3 erfolgt
durch Verschraubung. Zur Lagerung der Spindelmutter 9 ist
ein Lagerflansch 15 fest mit dem Pressenbär 3 verbunden.
Die Lagerung besteht aus dem Hauptlager 16 und dem Gegenlager 17. Durch
das Hauptlager 16 werden die Umformkräfte aufgenommen, die beim Pressvorgang
entstehen. Das kleinere Gegenlager 17 trägt zwischen
den Presszügen
lediglich das Gewicht des Pressenbärs 3. Es wird beim
Pressvorgang durch die Umformkräfte
entlastet. Um eine gewisse Vorspannung des Hauptlagers 16 sowie
des Gegenlagers 17 zu gewährleisten, sind in entsprechenden
Ausnehmungen des Lagerflansches 15 mehrere Federn 18 angeordnet.
Die gewünschte
Vorspannkraft wird dabei mit der Mutter 19 eingestellt.
Um den Erhalt der Lagervorspannung zu gewährleisten, erfolgt durch den
Ring 20 eine Verdrehsicherung, da der Ring 20 sowohl
mit der Spindelmutter 9 als auch der Mutter 19 verschraubt
ist. Wie den obigen Ausführungen
entnommen werden kann, erfolgt der Antrieb der Spindelmutter 9 durch
einen als Hohlwellenmotor ausgeführten
Elektromotor 10, welcher auf der Oberfläche des Pressenbär 3 angeordnet
und mit diesem fest verbunden ist. Elektromotor 10 und
Spindelmutter 9 sind nicht fest verbunden, sondern über eine
Zahnkupplung 21 miteinander gekoppelt. Aufgabe der Zahnkupplung 21 ist
es, die Drehbewegung des Elektromotors 10 spielfrei auf
die Spindelmutter 9 zu übertragen.
Gleichzeitig wird durch die Zahnkupplung 21 verhindert,
dass Axialkräfte,
die während
des Pressvorgangs auftreten, von der Spindelmutter 9 auf
den Elektro motor 10 übertragen
werden. Dazu ist mit dem Rotor des Elektromotors 10 eine
außenverzahnte Hohlwelle 22 fest
verbunden, die mit innen verzahnten und fest mit der Spindelmutter 9 verbundenen Scheiben 23 und 24 in
Eingriff steht. Spielfreiheit zwischen außenverzahnter Hohlwelle 22 und
innenverzahnten Scheiben 23 und 24 wird durch
die Verdrehung der innenverzahnten Scheiben 23 und 24 zueinander
erreicht. Die innenverzahnten Scheiben 23 und 24 werden
dazu derart justiert, dass in der einen Drehrichtung die Zahnflanken
der Scheibe 23 und in der anderen Drehrichtung die Zahnflanken
der Scheibe 24 an den Zahnflanken der Hohlwelle 22 anliegen.
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Die
Gewindetriebe werden durch ein nicht dargestelltes Ölschmiersystem
mit Ölkühlung geschmiert.