DE102023105916A1

DE102023105916A1 - Strangpresse

Info

Publication number: DE102023105916A1
Application number: DE102023105916.5A
Authority: DE
Inventors: Valentin Gala Losada; Markus Schaprian
Original assignee: SMS Group GmbH
Current assignee: SMS Group GmbH
Priority date: 2022-11-14
Filing date: 2023-03-09
Publication date: 2024-05-16

Abstract

Um trotz des Verwendens eines elektromotorischen Antriebs zum Bereitstellen der für das Pressen erforderlichen Kraft ein gutes Pressergebnis zu erzielen, wird von der erfinderischen Grundidee ausgegangen, konstruktive Maßnahmen vorzunehmen, welche eine möglichst gleichmäßige und präzise Krafteinwirkung der Presskräfte auf das Pressgut ermöglichen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Strangpresse zum Pressen eines Pressguts durch eine Matrize mit einem Pressgut aufnehmenden Aufnehmer und mit einem bezüglich der Matrize (12) verlagerbaren Pressstempel, wobei wenigstens eine Baugruppe der Strangpresse während des Pressens von einem elektromotorischen Antrieb mit einer für das Pressen erforderlichen Kraft beaufschlagbar ist.
Aus der DE 10 2015 116 002 B4 sind beispielsweise Strangpressen zum Pressen eines Pressguts durch eine Matrize mit einem Pressgut aufnehmenden Aufnehmer und mit einem bezüglich der Matrize verlagerbaren Pressstempel bekannt, bei denen die Presskräfte über hydraulische Antriebe aufgegeben werden. Insbesondere zum Aufbringen sehr großer Presskräfte haben sich derartige Anordnungen hinlänglich bewährt.
Auch aus der JP 61-43142 B1 und der EP 3 470 146 B1 sind Strangpressen zum Pressen eines Pressguts durch eine Matrize mit einem Pressgut aufnehmenden Aufnehmer und mit einem bezüglich der Matrize verlagerbaren Pressstempel bekannt, bei denen die Presskräfte elektromotorisch aufgebracht werden. Derartige Anordnungen scheinen sich insbesondere für Strangpressen, bei denen geringere Presskräfte aufgebracht werden sollen, zu eignen und umfassen eine Mutter-Spindel-Anordnung, bei welcher ein Elektromotor eine Mutter drehend antreibt, welche wiederum auf eine an einem Presstempel oder an einer sonstigen mit einer für das Pressen erforderlichen Kraft beaufschlagbaren Baugruppe befestigte Spindel wirkt, so dass auf diese Weise eine Umsetzung der rotatorischen Bewegung des Elektromotors in eine lineare Bewegung erfolgt sowie die Presskräfte aufgebracht und der Presstempel bzw. die entsprechende Baugruppe hin- und her bewegt werden.
Es ist Aufgabe vorliegender Erfindung trotz des Verwendens eines elektromotorischen Antriebs zum Bereitstellen der für das Pressen erforderlichen Kraft ein gutes Pressergebnis zu erzielen.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch eine Strangpresse mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weitere, ggf. auch unabhängig hiervon, vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung.
Um trotz des Verwendens eines elektromotorischen Antriebs zum Bereitstellen der für das Pressen erforderlichen Kraft ein gutes Pressergebnis zu erzielen, wird von der erfinderischen Grundidee ausgegangen, konstruktive Maßnahmen vorzunehmen, welche eine möglichst gleichmäßige und präzise Krafteinwirkung der Presskräfte auf das Pressgut ermöglichen.
Eine möglichst gleichmäßige und präzise Krafteinwirkung von Presskräften auf Pressgut und damit gute Pressergebnisse lassen sich mit einer Strangpresse zum Pressen eines Pressguts durch eine Matrize mit einem Pressgut aufnehmenden Aufnehmer und mit einer bezüglich der Matrize verlagerbaren Baugruppe, die während des Pressens von einem elektromotorischen Antrieb mit einer für das Pressen erforderlichen Kraft beaufschlagbar ist, erzielen, wenn sich die Strangpresse dadurch auszeichnet, dass der elektromotorischen Antrieb mittels einer senkrecht zur Kraft ein Spiel aufweisenden Lagereinheit mit der bezüglich der Matrize verlagerbaren Baugruppe verbunden ist.
Durch die senkrecht zur Kraft ein Spiel aufweisenden Lagereinheit wird einerseits eine Ausgleichsmöglichkeit für etwaige Querkräfte, welche senkrecht zu der für das Pressen erforderliche Kraft auftreten, geschaffen, sodass insbesondere der elektromotorische Antrieb hinsichtlich seiner Antriebsleistung möglichst optimal arbeiten kann. Insbesondere können auch etwaige Querkräfte, welche senkrecht zu der für das Pressen erforderlichen Kraft auftreten und die Verlagerung der verlagerbaren Baugruppe beeinträchtigen könnten, entsprechend aufgefangen werden. Andererseits wird durch die senkrecht zur Kraft ein Spiel aufweisende Lagereinheit die Kraft, welche der elektromotorische Antrieb auf die verlagerbaren Baugruppe bzw. auf eine ortsfeste Baugruppe, gegen welche sich der elektromotorische Antrieb abstützt, aufbringt, möglichst wenig beeinträchtigt, sodass die für das Pressen aufgebrachte Kraft möglichst wenig gemindert aufgebracht werden kann.
Bei geeigneter Ausgestaltung kann hierdurch insbesondere auch die Führung der verlagerbaren Baugruppe entlastet werden, sodass etwaige Ungleichmäßigkeiten während des Pressvorgangs, wie beispielsweise ungewollte Sprünge oder Schwingungen, auf ein Minimum reduziert werden können, um auf diese Weise ein gutes Pressergebnis erzielen zu können.
Hierbei kann die für das Pressen erforderlich Kraft durch einen Vektor repräsentiert werden, sodass jedes Spiel der Lagereinheit, welches eine Bewegung senkrecht zu dieser Kraft ermöglicht, dementsprechend eine gleichmäßige und präzise Krafteinwirkung der Presskräfte auf das Pressgut verbessern und mithin das Presseergebnis verbessern kann.
Hierbei spielt es zunächst keine Rolle, ob das entsprechende Spiel rein translatorische Aspekte oder auch rotatorische Aspekte, insbesondere mit einer Rotationsachse senkrecht zu dem Kraftvektor, beinhaltet. Insbesondere erscheint es von Vorteil, wenn sowohl translatorische als auch rotatorische Aspekte durch das Spiel zumindest in einem gewissen Maße abgedeckt sind.
Letztlich kann als Lagereinheit, welche senkrecht zur Kraft ein Spiel aufweist, jede Lagereinheit zur Anwendung kommen, mittels welcher insbesondere eine Kraft, hier die für das Pressen erforderliche Kraft, übertragen werden kann und welche senkrecht hierzu ein Spiel aufweist. Insbesondere kann die Lagereinheit somit eine schwimmende Lagerung umfassen, durch welche ein entsprechendes Spiel senkrecht zu einer Kraft, mit welcher die schwimmende Lagerung belastet werden kann, ermöglicht.
Die Lagereinheit kann insbesondere ein kardanisches Gelenk umfassen, welches - naturgemäß - entlang der jeweiligen Drehachsen eine Kraft, also hier die Presskraft, übertragen kann und ein Kippen mit einer Komponente senkrecht zu dieser Kraft ermöglicht. Andererseits kann die Lagereinheit eine wenigstens einen Freiheitsgrad, vorzugsweise wenigstens zwei Freiheitsgrade, aufweisende Gelenkpfanne umfassen, wobei die Freiheitsgrade dementsprechend vorzugsweise wenigstens eine Komponente senkrecht zu der für das Pressen erforderlich Kraft aufweisen. Auf diese Weisen lässt sich auf baulich einfache Weise eine Lagereinheit bereit stellen, welche senkrecht zu der für das Pressen erforderlichen Kraft ein Spiel aufweist.
Durch das entsprechende Spiel kann einerseits insbesondere der elektromotorische Antrieb entsprechend entlastet werden. Insbesondere ermöglicht ein entsprechendes Spiel auch etwaige Getriebeverbindungen, wie beispielsweise einen Spindeltrieb o. ä., von Kräften, welche senkrecht zu der für das Pressen erforderlichen Kraft auftreten, entsprechend zu entlasten.
Unabhängig von den vorliegend genannten Merkmalskombinationen kann sich einen Strangpresse zum Pressen eines Pressguts durch eine Matrize mit einem Pressgut aufnehmenden Aufnehmer und mit einer bezüglich der Matrize verlagerbaren Baugruppe, die während des Pressens von einem elektromotorischen Antrieb mit einer für das Pressen erforderlichen Kraft beaufschlagbar ist, dadurch auszeichnen, dass der elektromotorische Antrieb während des Pressens Verkürzungsmittel zur Verkürzung eines unter Zug stehenden Bereichs eines Zugelements antreibt, welches der für das Pressen erforderlichen Kraft durch Zug begegnet, um ein gutes Pressergebnis zu erzielen. Auch dieses stellt, bei geeigneter Ausgestaltung, eine konstruktive Maßnahme dar, welche eine möglichst gleichmäßige und präzise Krafteinwirkung der Presskräfte auf das Pressgut ermöglicht.
So übt eine Strangpresse in der Regel zwischen einer Matrize und einem Stempel, welcher an einem Laufholm angeordnet ist, die erforderliche Presskraft auf, um das Pressgut durch die Matrize zu pressen. In der Regel wird die Presskraft hierbei dadurch aufgebracht, dass der Laufholm in Pressrichtung in Bezug auf die Matrize oder umgekehrt bewegt wird.
Um ein radiales Ausweichen des Pressguts bzw. überhaupt ein Ausweichen des Pressguts an der Matrize vorbei, zu verhindern, ist in der Regel ein Aufnehmer vorgesehen, welcher während des Pressens einer radialen Expansion des Pressguts entgegenwirken kann. Vorzugsweise ist der Aufnehmer in geeigneter Weise gegen die Matrize bzw. gegen den Laufholm oder den Stempel abgedichtet, so dass das Pressgut der durch die Relativbewegung des Laufholms in Bezug auf die Matrize aufgebrachten Presskraft nur dadurch begegnen kann, dass es durch die Matrize austritt.
Dementsprechend wird in vorliegendem Zusammenhang unter dem Begriff Aufnehmer jede Baugruppe verstanden, welche das Pressgut aufnehmen und eine radiale Expansion Pressguts während des Pressens auf ein gewünschtes Maß beschränken kann. Vorzugsweise ist der Aufnehmer gegen die Matrize und/oder den Stempel bzw. den Laufholm abgedichtet, so dass kein bzw. nur sehr wenig Pressgut aus dem von dem Laufholm bzw. Stempel, dem Aufnehmer und der Matrize begrenzten Raum auf anderen Wegen, als durch die Matrize hindurch, entweichen kann.
Letztlich gibt es auch Strangpressen, welche indirekt wirken, wobei bei derartigen Strangpressen in der Regel die Matrize selbst auf dem Stempel angeordnet ist und wobei der Stempel dann, um einen Durchtritt des Materials durch die Matrize hindurch nicht zu behindern, entsprechend hohl ausgebildet ist. Bei einer derartigen Ausgestaltung reicht dann eine entsprechende Dichtplatte an der dem Stempel und der Matrize gegenüberliegenden Seite, also an dem Laufholm, aus, welche lediglich eine geeignete Abdichtung gegenüber dem Aufnehmer gewährleisten muss.
Auch bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Stempel derart ausgebildet, dass er aufgrund der Bewegung des Laufholm in den Aufnehmer eindringt und auf diese Weise den für das Pressgut innerhalb des Aufnehmer verbleibenden Raum während des Pressens reduziert.
Es versteht sich, dass auch Mischformen von Direktpressen und Indirektpressen denkbar sind, wobei diese letztlich am Markt nicht bzw. kaum vorkommen.
Um den aufzubringenden Presskräften zu begegnen, weisen die Strangpressen in der Regel einen Pressrahmen auf, welcher einerseits einen Matrizenholm und andererseits einen Gegenholm umfasst, die durch Zuganker miteinander verbunden sind, sodass ein entsprechender Antrieb, wie beispielsweise der elektromotorische Antrieb, sich an dem Gegenholm abstützen und die Presskräfte auf den Laufholm ausüben kann. Bei einer derartigen Ausgestaltung wird durch eine Spindel, durch Spindeln oder durch einen oder mehrere Schuhkolben eine entsprechende Kraft zwischen dem Gegenholm und dem Laufholm aufgebracht, der letztlich dann zu der gewünschten Bewegung des Laufholm führt.
Da letztlich jedoch nicht das Ausüben einer Kraft auf den Laufholm, sondern dessen Verlagerung in Richtung auf die Matrize für den Pressvorgang verantwortlich erscheint, ist es auch denkbar, den Laufholm unmittelbar gegen den Matrizenholm zu ziehen, was insbesondere über die Zuganker geschehen kann. Bei einer derartigen Ausgestaltung ist es insbesondere möglich, die Zuganker durch Verkürzungsmittel entsprechend zu verkürzen und über diesen Verkürzungsvorgang die Presskräfte bzw. die Bewegung des Laufholm aufzubringen.
Bei einer derartigen Ausgestaltung kann gegebenenfalls auf einen Gegenholm zur Gänze verzichtet werden. Je nach konkreter Umsetzung kann es vorteilhaft sein, den Gegenholm beispielsweise zu Stabilisierungszwecken oder als Lagerkörper für die Zuganker an einem nicht mehr mit Zugkraft beaufschlagten Teil der Zuganker zu nutzen. Beispielsweise kann der Gegenholm in herkömmlicher Weise an dem Ende der Zuganker, welches dem Matrizenholm jeweils gegenüberliegt, vorgesehen sein. Sollten jedoch die Verkürzungsmittel beispielsweise an dem Matrizenholm vorgesehen sein, sodass die Zuganker parallel zu dem aus der Matrize austretenden Pressgut in genau diese Bewegungsrichtung aus dem Matrizenholm heraus getrieben werden, so kann es vorteilhaft sein, den Gegenholm bzw. eine entsprechende Stabilisierung dieser ausgetriebenen Enden an der dem Aufnehmer abgewandten Seite des Matrizenholm vorzusehen, um die herausragenden Zuganker zu stabilisieren.
Während mithin die Verkürzungsmittel einen unter Zug stehenden Bereich eines Zugelements der Strangpresse verkürzen können, ist es nicht zwingend erforderlich, dass durch die Verkürzungsmittel das Zugelement selbst entsprechend verkürzt wird. Eine derartige Verkürzung wäre in der Regel baulich äußerst aufwendig, zumal die entsprechende Verkürzung des Zugelementes unter Zug erfolgen müsste und für einen auf einen aktuellen Pressvorgang folgenden neuen Pressvorgangs eine erneute Verlängerung des Zugelements erforderlich wäre. Dementsprechend wird es in der Regel einfacher sein, wenn die Verkürzungsmittel lediglich den unter Zug stehenden Bereich des jeweiligen Zugelements verkürzen, was beispielsweise über Seilwinden, Spindeln oder Linearantriebe baulich einfach umgesetzt werden kann.
Insofern bezeichnet in vorliegendem Zusammenhang der Begriff „Verkürzungsmittel“ jede Einrichtung, welche in der Lage ist einen Unterzug stehenden Bereich eines Zugelements zu verkürzen. Dieses führt dann während eines Pressvorgangs letztlich zu einer Verkürzung des Abstandes der über das Zugelements miteinander verbundenen und den Zug auf das Zugelement ausübenden Baugruppen. Dieses könnte dann insbesondere bezüglich der Matrize ortsfeste Baugruppen bzw. entsprechend bezüglich der Matrize verlagerbare Baugruppen, insbesondere die vorstehend bereits erwähnte bezüglich der Matrize verlagerbare Baugruppe, sein.
Insbesondere kann sich, unabhängig von den vorliegend genannten Merkmalskombinationen, eine Strangpresse zum Pressen von Pressgut durch eine Matrize mit einem Pressgut aufnehmenden Aufnehmer und mit einer bezüglich der Matrize verlagerbaren Baugruppe, welche während des Pressens von einem elektromotorischen Antrieb mit einer für das Pressen erforderlichen Kraft beaufschlagbar ist, dadurch auszeichnen, dass der elektromotorische Antrieb ein Lineartrieb ist, der eine während des Pressens zu der Matrize ortsfeste Baugruppe und die während des Pressens bezüglich der Matrize verlagerbare Baugruppe während des Pressens gegeneinander verlagert, um ein gutes Pressergebnis zu erzielen. Hierbei stellt sich die Verwendung eines Lineartriebs als konstruktive Maßnahme dar, welche entsprechend eine möglichst gleichmäßige und präzise Krafteinwirkung der Presskräfte auf das Pressgut ermöglicht.
Wie bereits vorstehend erläutert, erscheint es beim Pressen relevant, eine Baugruppe bezüglich der Matrize zu verlagern, um auf diese Weise Presskräfte auf das Pressgut auszuüben und Letzteres durch die Matrize hindurchzuzwingen.
Dementsprechend wird in vorliegendem Zusammenhang unter dem Begriff der bezüglich der Matrize verlagerbaren Baugruppe jede Baugruppe einer Strangpresse verstanden, welche bezüglich der Matrize verlagerbar ist. Vorzugsweise ist diese Baugruppe dann zumindest von einem Teil der Presskräfte, vorzugsweise von sämtlichen Presskräften, belastet. Insbesondere kann eine entsprechende verlagerbare Baugruppe durch einen Laufholm bereitgestellt werden. Ebenso kann der Stempel selbst oder eine Abdichtplatte eine entsprechende verlagerbare Baugruppe darstellen.
Vorzugsweise ist die verlagerbare Baugruppe über einen Antrieb, insbesondere über den elektromotorischen Antrieb, angetrieben. Hierbei versteht es sich, dass Baugruppen des elektromotorischen Antrieb nicht zwingend zu der verlagerbaren Baugruppe zu zählen sind bzw. sein müssen. Insbesondere kann beispielsweise eine Spindel, obgleich sie ebenfalls bewegt ist, als Teil des Antriebs oder als Teil eines Getriebes zwischen Antrieb und verlagerbarer Baugruppe und nicht als Teil der verlagerbaren Baugruppe angesehen werden.
Letztlich kann jede Baugruppe der Strangpresse, welche in Bezug auf die Matrize während des Pressens ortsfest verbleibt bzw. ortsfest verbleiben kann, als ortsfeste Baugruppe in vorliegendem Zusammenhang gesehen werden. Insbesondere kann beispielsweise in der Regel der Matrizenholm als ortsfeste Baugruppe definiert sein, welche in Bezug auf die Matrize entsprechend ortsfest ist. Selbiges gilt für den Stempel bei einer Indirektpresse. In der Regel werden auch die Zuganker und der Gegenholm als ortsfeste Baugruppe zu der Matrize während des Pressens angesehen werden können, wenn der Antrieb sich an dem Gegenholm abstützt und verlagernd auf den Laufholm wirkt. Andererseits ist es auch denkbar, dass der Gegenholm keine ortsfeste Baugruppe zu der Matrize ist, wenn beispielsweise der Gegenholm selbst während des Pressens verlagert wird, was dann der Fall sein kann, wenn der Gegenholm als Positionierelement für Enden von Zugankern dient, welche ihrerseits ebenfalls in Bezug auf die Matrize bewegt werden, was beispielsweise bei der Verwendung der vorstehend genannten Verkürzungsmittel der Fall sein kann. Bei Direktpressen wird in der Regel auch der Aufnehmer während des Pressens ortsfest in Bezug auf die Matrize verbleiben, während Aufnehmer bei Indirektpressen in der Regel mit dem Laufholm verlagert wird, sodass er dann nicht als ortsfeste Baugruppe angesehen werden kann.
In vorliegendem Zusammenhang bezeichnet Begriff „Lineartrieb“ jeden elektromotorischen Antrieb, der elektrische Energie in eine Linearbewegung wandeln kann.
Insbesondere kann der Lineartrieb einen Direktantrieb sein bzw. einen Linearaktuator umfassen, mittels welchen auf baulich präzise Weise und insbesondere unter Einsatz von möglichst wenig weiteren Getriebegliedern bzw. keinen weiteren Getriebegliedern eine Umsetzung von elektrische Energie in eine Linearbewegung erfolgen kann.
Dementsprechend kann auch der elektromotorische Antrieb ein Direktantrieb sein.
Direktantriebe zeichnen sich durch sehr wenige Getriebeglieder und insbesondere sogar durch keine weiteren Getriebeglieder aus, sodass eine möglichst unmittelbare Umsetzung der elektrischen Kräfte im eine Linearbewegung bzw. in Linearkräfte erfolgen kann. Insbesondere wird in der Regel der Direktantrieb noch unter Ausnutzung eines Getriebes bzw. von Getriebegliedern, wie beispielsweise von Muttern, Schnecken oder Spindeln, eine Linearbewegung bedingen, was vorzugsweise bei einem Lineartrieb dann nicht notwendig ist.
Als Direktantrieb bekommen insbesondere beispielsweise Torquemotoren oder Motorspindeln infrage. Insbesondere können Linearaktuatoren bzw. Linearmotoren ggf. entsprechend als Direktantrieb ausgebildet sein. Auch können bürstenlose Gleichstrommotoren als elektromotorische Antriebe bzw. als Direktantrieb dementsprechend vorteilhaft zum Einsatz kommen.
Insbesondere können die Verkürzungsmittel den Lineartrieb umfassen. Dementsprechend verlagern dann die Verkürzungsmittel vorzugsweise über ihren Lineartrieb eine während des Pressens zu der Matrize ortsfeste Baugruppe gegen eine während des Pressens bezüglich der Matrize verlagerbare Baugruppe unter Verkürzung des jeweils unter Zug stehenden Bereichs des Zugelements bzw. von sämtlicher Baugruppen, wie beispielsweise Zugankern, desselben. Eine derartige Ausgestaltung baut äußerst kompakt und ermöglicht es insbesondere, die von dem Lineartrieb aufzubringenden Kräfte auf sämtliche Baugruppen bzw. Zuganker des Zugelemente zu verteilen, wenn alle diese beispielsweise mit einem Lineartrieb wechselwirken, solange es gelingt, etwaige Kippmomente bzw. unterschiedliche Geschwindigkeiten über eine geeignete Regelung zu kompensieren. Bei leichteren Kippmomenten bzw. Kraftunterschieden kann dann insbesondere die vorstehend erläuterte, ein Spiel aufweisende Lagereinheit vorteilhaft zum Einsatz gebracht werden, wenn ein Ausgleich durch eine geeignete Regelung nicht ausreichend erscheint.
Die vorstehend genannte Ausgestaltung ist besonders dann vorteilhaft, wenn die zu der Matrize ortsfeste Baugruppe mit der bezüglich der Matrize verlagerbaren Baugruppe über das Zugelement während des Pressens über Zug verbunden ist, sodass die Verkürzungsmittel bzw. der zu diesem zu zählende Lineartrieb unmittelbar wirksam werden können.
Als elektromotorischer Antrieb kommt letztlich jeder motorische Antrieb in Frage, durch welchen elektrische Energie in mechanische Energie gewandelt werden kann. Insbesondere können herkömmliche Elektromotoren, besonderes auch mit einem Getriebe, ggf. sogar mit einem Schaltgetriebe, entsprechend zum Einsatz kommen.
Vorzugsweise ist der elektromotorische Antrieb ein Direktantrieb, was insbesondere in Bezug auf den vorstehend bereits erläuterten Lineartrieb als entsprechend vorteilhaft bereits dargelegt wurde. Andererseits können die Vorteile eines Direktantriebs als elektromotorischer Antrieb auch bei anderen Anordnungen, bei denen eine Spindel, ein Zahnrad, eine Schnecke oder eine Mutter drehangetrieben werden sollen, als elektromotorische Antriebe vorteilhaft zum Einsatz kommen, um diese Drehbewegung auf möglichst wartungsarme bzw. verlustarme Weise bereitstellen zu können.
Insbesondere kann der elektromotorischer Antrieb, wie bereits in Bezug auf den Lineartrieb erörtert, einen Linearaktuator umfassen, was dementsprechend eine wartungsarme bzw. verlustarme Energiewandlung von elektrische Energie in eine Linearbewegung bzw. in eine linear gerichtete Kraft ermöglicht. Hierbei spielt es zunächst keine Rolle, ob der Lineartrieb bzw. der Linearaktuator an einer Baugruppe, beispielsweise an einem Zuganker, des Zugelements angreift oder ob eine separate Einrichtung, wie beispielsweise eine Druckstange o. ä., von dem zugehörigen Linearaktuator angetrieben wird.
Vorzugsweise jedoch greift der Linearaktuator an einem Zugelement an, wobei insbesondere es vorteilhaft erscheint, wenn jeder der Zuganker des Zugelements mit einem entsprechenden Linearaktuator zusammenwirkt. Auf diese Weise lässt sich eine verhältnismäßig kompakte Ausgestaltung der Strangpresse realisieren.
Hierbei ist es insbesondere von Vorteil, wenn das Zugelement einen Stator des Linearaktuators aufweist. Insbesondere kann beispielsweise ein Zuganker des Zugelements ein Stator des Linearaktuators sein. Auf diese Weise kann das ohnehin vorhandene Zugelement einer Doppelnutzung unterzogen werden, in dem es als Stator für den Linearaktuator dient, der dann als Gegenstück beispielsweise mit einem Läufer, welcher an dem Laufholm oder einer sonstigen beweglichen Baugruppe angeordnet ist, wechselwirkt, um die zugehörige Linearbewegung umzusetzen, und andererseits als Zugelement dienet.
Der Lineartrieb kann eine Abdichtung umfassen, sodass die Gefahr einer Verschmutzung des Lineartriebs minimiert ist. Obgleich an sich Strangpressen auf den ersten Blick verhältnismäßig wenig dazu neigen sollten, ihre Umgebung zu beschmutzen, hat sich herausgestellt, dass insbesondere die hohen Temperaturen des Pressguts und diverse Nebenaggregate, wie beispielsweise eine Pressrestschere, dazu führen können, dass dennoch in der Umgebung einer Strangpresse ein verhältnismäßig hoher Verschmutzungsgrad zu finden ist. Durch die Abdichtung lassen sich bewegliche Baugruppen, welche an dem Aufbringen der Presskräfte beteiligt sind, beispielsweise Spindeln, Muttern, Schnecken oder sonstige Getriebeglieder, aber auch Läufer und Statoren von Direktantrieben bzw. Lineartrieben und insbesondere Linearaktuatoren, vor derartigen Verschmutzungen schützen, zumal diese Baugruppen entweder durch Reibung oder aufgrund magnetischer bzw. elektrostatischer Effekte in Bezug auf Verschmutzung als äußerst sensibel, empfindlich bzw. anfällig anzusehen sind.
Durch eine Abdichtung lassen sich diese Risiken minimieren.
Vorzugsweise werden insbesondere durch die Abdichtung sich bewegende Baugruppen nach außen abgedichtet, was beispielsweise in Form eines Faltenbalgs oder gegeneinander verlagerbare Dichtkörper, wie beispielsweise ineinanderlaufende Rohre oder Hohlkörper, realisiert sein kann. Auch herkömmliche Dichtringe oder Bürstenringe können diesbezüglich zum Einsatz kommen.
Es versteht sich, dass gegebenenfalls durch ergänzende Maßnahmen, wie beispielsweise durch einen Überdruck innerhalb des abgedichteten Raumes, durch Spülungen oder durch ergänzende Bürsten, eine weitere Begrenzung der Verschmutzung vorgesehen sein kann, wenn dieses erforderlich erscheint.
Die Strangpresse kann eine Spindel und eine in Bezug auf die Spindel verlagerbare Mutter umfassen, durch welche insbesondere die für das Pressen erforderliche Kraft bereitgestellt werden kann. Auch bei einer derartigen Ausgestaltung kann eine Abdichtung, wie sie vorstehend beschrieben ist, vorteilhaft sein, da die verhältnismäßig hohen Kräfte, die verhältnismäßig große Kontaktfläche zwischen Spindel und Mutter sowie die verhältnismäßig hohe Reibung, welche bei dieser Ausgestaltung zu befürchten sind, etwaige Verschmutzungen der Spindel bzw. der Mutter als besonders relevant erscheinen lassen.
Insbesondere können entweder die Spindel oder die Mutter durch den elektromotorischen Antrieb drehangetrieben sein, wobei dieser - wie bereits vorstehend erläutert - insbesondere als Direktantrieb ausgestaltet sein kann.
In einer Ausführungsalternative kann die Spindel ein Zugelement umfassen oder dieses darstellen. Dieses ermöglicht dann eine äußerst kompakte Ausgestaltung, da dann über die Spindel und die zugehörige Mutter unmittelbar Verkürzungsmittel bereitgestellt werden können.
Insbesondere erscheint es bei einer derartigen Ausgestaltung dann vorteilhaft, wenn jeder der Zuganker dementsprechend ausgestaltet ist, sodass ein zugehöriger Laufholm möglichst gleichmäßig bewegt bzw. mit einer Presskraft beaufschlagt werden kann.
Für eine bauliche Umsetzung ist es von Vorteil, wenn das Zugelement wenigstens einen Zuganker umfasst. Dieser kann, je nach konkreter Umsetzung, auf verschiedene Weise ausgebildet sein. So sind beispielsweise als Zuganker massive Stäbe oder auch parallel zueinander angeordnete Lamellen bekannt. Ebenso finden Seile Anwendung.
Gegebenenfalls kommen zwischen den durch den Zuganker verbundenen Baugruppen noch Abstützelemente, wie beispielsweise die Seile oder Lamellen umgebende Rohre, zur Anwendung. Insofern kann der Zuganker, je nach konkreter Umsetzung, einstückig oder mehrstückig ausgebildet sein. Insbesondere können auch noch Spannelemente oder Spannschrauben bzw. Keile o. ä. Einrichtungen Bestandteile des Zugelements sein, um einen definierten Abstand zwischen den mit dem Zuganker verbundenen Baugruppen und eine ausreichende Möglichkeit, die auftretenden Zugkräfte aufzunehmen, zu gewährleisten.
Hierbei ist es schon bekannt, dass das Zugelement bzw. der oder die Zuganker weitere Funktionen im Rahmen der Strangpresse übernehmen können. Beispielsweise können an dem Zuganker bewegliche Baugruppen, wie beispielsweise der Laufholm oder ein Aufnehmer, geführt oder sogar angetrieben sein. Selbiges gilt auch für eine Pressrestschere, welche ggf. für Verlagerungen parallel zur Presskraftrichtung ebenfalls an dem Zugelement bzw. ein einem oder mehreren Zuganker geführt oder sogar angetrieben sein kann.
Insbesondere kann das Zugelement zwei, drei oder vier Zuganker umfassen, die vorzugsweise symmetrisch zu den auftretenden Presskräften angeordnet sind. Hierbei bieten sich insbesondere Punkt- bzw. Spiegelsymmetrien an. Auf diese Weise kann eine möglichst gleichmäßige Verteilung der Presskräfte über die Zuganker und mithin auch über die von den Presskräften belasteten Baugruppen ermöglicht werden.
So kann das Zugelement an einem Matrizenholm während des Pressens ziehend angreifen, insbesondere wenn dieser eine oder die zu der Matrize ortsfeste Baugruppe darstellt. Insbesondere können dementsprechend der oder die Zuganker an dem Matrizenholm während des Pressens ziehend angreifen, sodass die auf die Matrize und mithin auch auf dem Matrizenholm wirkenden Kräfte über das Zugelement bzw. über den oder die Zuganker entsprechend ziehend weitergegeben werden können.
Kumulativ bzw. alternativ kann das Zugelement an einem Gegenholm während des Pressens ziehend angreifen, was insbesondere dann von Vorteil ist, wenn der Gegenholm eine bezüglich der Matrize ortsfeste Baugruppe darstellt. Entsprechendes gilt auch für den oder die Zuganker. Durch eine derartige Ausgestaltung besteht dann die Möglichkeit, dass der Gegenholm Kräfte, welche gegen die Presskräfte gerichtet sind, aufnimmt und über die Zugelemente dann kompensieren kann.
Insbesondere wenn das Zugelement mit Verkürzungsmittel zusammenarbeitet, kann es von Vorteil sein, wenn das Zugelement an dem Laufholm als eine oder die bezüglich der Matratze verlagerbare Baugruppe während des Pressens ziehend angreift. Auf diese Weise kann der Laufholm gegen die Matrize bzw. gegen den Matrizenholm gezogen werden, wodurch dann entsprechend über den Laufholm Presskräfte gegen die Matrize aufgebracht werden können. Eine derartige Ausgestaltung erweist sich als besonders kompakt.
Wie bereits vorstehend angedeutet, kann die mit der Kraft beaufschlagte Baugruppe über wenigstens einen Laufholm geführt sein, was beispielsweise bei einem Stempel einer Direktpresse oder bei einer Andruckplatte einer Indirektpresse der Fall ist.
In der Regel ist der Laufholm, gerade weil er als Holm eine laufende Funktion ausüben soll, an der Strangpresse in geeigneter Weise geführt. Hierzu können insbesondere Führungsschienen dienen. Häufig dienen Baugruppen des Zugelements, wie beispielsweise Zuganker oder Abstandhalter, wie beispielsweise Abstand haltende Rohre, als derartige Führungen, an denen dann der Laufholm entlang laufen kann. Es versteht sich, dass in abweichenden Ausführungsformen auch separate Führungen vorgesehen sein können. Diese Führungen können, je nach konkreter Umsetzung auch als Teil eines Antriebs für derartige Baugruppen, beispielsweise zur gezielten Verlagerung des Aufnehmers, dienen.
Insbesondere kann die mit der Kraft beaufschlagte Baugruppe auch der Laufholm selbst sein, wobei es sich versteht, dass der Laufholm auch Bestandteil der mit der Kraft beaufschlagten Baugruppe sein kann, wenn beispielsweise nicht nur der Laufholm sondern auch der Stempel oder eine Abdichtplatte als Bestandteile der mit der Kraft beaufschlagten Baugruppe definiert sind.
Insbesondere kann die mit der Kraft beaufschlagte und bezüglich der Matrize verlagerbare Baugruppe, beispielsweise bei einer Direktpresse, der Pressstempel sein oder den Pressstempel tragen, wie bereits vorstehend angedeutet. Bei einer Indirektpress kann die mit der Kraft beaufschlagte und bezüglich der Matrize verlagerbare Baugruppe beispielsweise die Andruckplatte sein oder diese tragen. Ebenso kann, wie bereits vorstehend dargelegt, der Pressstempel oder die Andruckplatte ein Bestandteil der mit der Kraft beaufschlagten und bezüglich der Matrize verlagerbaren Baugruppe sein.
Je nach konkreter Ausgestaltung kann der Pressstempel auch einstückig mit der mit der Kraft beaufschlagten und bezüglich der Matrize verlagerbaren Baugruppe ausgebildet sein.
Insbesondere kann die Strangpresse eine Metallstrangpresse sein, mit welcher ein metallischer Block durch die Matrize gepresst werden kann. Beispielsweise können mit einer Strangpresse metallische Drähte, Stäbe, Rohre und/oder andere prismatische Profile hergestellt werden.
Insofern wird in vorliegendem Zusammenhang unter einer „Strangpresse“ eine Presse verstanden, welche für Ur- bzw. Umformverfahren dienen kann.
Derartige Strangpressen, insbesondere Metallstrangpressen, können nicht nur mit Blöcken, beispielsweise metallischen Blöcken, sondern auch mit pulverartigen Materialien, beispielsweise mit metallischen, keramischen und/oder Hartstoffe umfassenden Pulvern, mit Graphitpulvern oder mit Mischungen hieraus, arbeiten, wobei auch entsprechende Granulate diesen gleichzusetzen sind und hierzu gegebenenfalls die Pulver bzw. Granulate zuvor ausreichend verdichtet und gepresst oder geeignet ummantelt werden können, um diese dann in den Aufnehmer der Strangpresse laden zu können.
Es ist denkbar, dass auch Kunststoffmaterialien verarbeitet werden können, wobei das Verfahren bei reinen Kunststoffmaterialien in der Regel als Extrusion bezeichnet wird. Häufig erfolgt bei dem Pressen von Kunststoffmaterialien ein zusätzlicher mechanischer Energieeintrag, beispielsweise durch eine Extruderschnecke, während dieses bei Strangpressen in der Regel nicht zu finden ist.
Vorzugsweise werden mit der vorliegenden Strangpresse Profile aus Edelstahl oder Aluminium ur- bzw. umgeformt, wobei sich versteht, dass die Anwendung der Strangpresse der vorliegenden Erfindung nicht hierauf beschränkt ist, sondern auch für andere Erzeugnisse verwendet werden kann.
Hierbei wird das Pressgut von einem Pressstempel, einer Andruckplatte oder einer ähnlichen Baugruppe mit der für das Pressen erforderliche Kraft gegen eine Matrize und durch diese hindurchgepresst. Auf diese Weise erfolgt der Um- bzw. Urformprozess.
Damit das Pressgut auch durch die Matrize gepresst werden kann und nicht seitlich ausweicht, wird das Pressgut während des Pressens von einem Aufnehmer umgeben. Je nach konkreter Umsetzung verbleibt der Aufnehmer in der Regel während des Pressens ortsfest in Bezug auf den Pressstempel oder die Matrize, wobei diesbezüglich theoretisch auch Mischformen denkbar sind, wie bereits vorstehend erläutert.
Insofern wird vorliegend unter dem Begriff des Aufnehmers jede Baugruppe verstanden, welche das Pressgut aufnehmen und ein seitliches Ausbrechen desselben während des Pressvorgangs verhindern kann. Je nach konkreter Umsetzung können noch Dichtungen zu dem Laufholm, dem Stempel oder zu der Andruckplatte bzw. der Matrize vorgesehen sein, um das Pressgut unter möglichst geringen Verlusten durch die Matrize zu zwingen.
Dementsprechend ist der Aufnehmer vorzugsweise ein Blockaufnehmer, in welchen metallische Blöcke oder zu Blöcken verdichtete, gepresste oder geeignet ummantelt Pulver bzw. Granulate eingesetzt werden können, um diese dann zu pressen. In der Regel wird demnach eine vorliegende Strangpresse vorzugsweise nicht mit Schüttgut bzw. fließfähigen Material befüllt, sondern mit Stückgut, nämlich den Blöcken. Je nach konkreter Verfahrensführung versteht es sich, dass die Blöcke in geeigneter Weise vorgeheizt sein können, um den nachfolgenden Pressvorgang zu erleichtern. Ebenso ist es - je nach konkreter Umsetzung - möglich, den Aufnehmer, eine Abdichtplatte oder Pressstempel separat zu erwärmen, wenn die während des Pressens erzeugte Wärme für eine ausreichende Fließfähigkeit des Pressguts nicht ausreichen sollte.
Da die vorliegenden Strangpressen vorzugsweise mit Blöcken bzw. mit nicht fließfähigen Pressgut befüllt werden, ist es von Vorteil, wenn die Strangpresse diskontinuierlich arbeitet.
In einem konkreten Verfahrensablauf kann zunächst der Aufnehmer vor dem Pressen mit ein Pressgut befüllt werden bzw. entsprechend befüllbar sein. Während des Pressens wird der Aufnehmer dann entleert bzw. ist entsprechend entleerbar und wird anschließend für einen neuen Pressvorgang wieder mit Pressgut befüllt.
Es versteht sich, dass die Merkmale der vorstehend bzw. in den Ansprüchen beschriebenen Lösungen gegebenenfalls auch kombiniert werden können, um die Vorteile entsprechend kumuliert umsetzen zu können.
Weitere Vorteile, Ziele und Eigenschaften vorliegender Erfindung werden anhand nachfolgender Beschreibung von Ausführungsbeispielen erläutert, die insbesondere auch in anliegender Zeichnung dargestellt sind. In der Zeichnung zeigen:

1 eine erste Strangpresse mit rotierender Spindel und feststehender Mutter in schematischer Ansicht;
2 eine zweite Strangpresse mit rotierender Spindel und feststehender, aber mitwandernder Mutter in schematischer Ansicht;
3 eine dritte Strangpresse mit zwei Teilanordnungen sowie mit rotierender Mutter und feststehender Spindel in schematischer Ansicht;
4 eine Aufsicht in Pressrichtung auf die Strangpresse nach 3;
5 eine exemplarische Darstellung eines Kugelgewindes in perspektivischer Ansicht;
6 eine exemplarische Darstellung eines Rollengewindetriebs in perspektivischer Ansicht;
7 eine Seitenansicht des Rollengewindetriebs nach 6;
8 eine exemplarische Darstellung eines Planetenrollengewindetriebs in perspektivischer Ansicht;
9 eine Aufsicht auf das Planetenrollengewindetriebs nach 8;
10 eine vierte Strangpresse mit einem kardanischen Gelenk als Lagereinheit;
11 eine fünfte Strangpresse mit einer Gelenkpfanne als Lagereinheit; und
12 eine sechste Strangpresse mit Verkürzungsmittel, die jeweils einen Lineartrieb umfassen.

Die in den 1 bis 4 und 10 bis 12 dargestellten Strangpressen 10 sind jeweils dazu geeignet und bestimmt, Pressgut 11 durch eine Matrize 12 zu pressen. Auf diese Weise können aus dem Pressgut 11, welches beispielsweise metallische, keramische oder Hartstoffe aufweisende Blöcke, gegebenenfalls auch aus Pulvern oder Granulaten, umfassen kann, Drähte, Stäbe, Rohre bzw. anderen prismatischen Profile mit verhältnismäßig komplexen Querschnitten gepresst werden.
Für ein Pressen wird das jeweilige Pressgut 11 mit einer Presskraft beaufschlagt und in Pressrichtung 50 durch die Matrize 12 hindurchgepresst.
Damit das Pressgut 11 durch die Matrize 12 hindurch gezwungen wird, ist ein Aufnehmer 13 vorgesehen, in welchen ein Pressstempel 14 eintauchen kann, um die Presskräfte aufzubringen.
Die in der Zeichnung dargestellten Strangpressen 10 stellen hierbei jeweils Direktpressen dar, bei welchen der Pressstempel 14 direkt auf das Pressgut 11 wirkt und zum Pressen der Pressrichtung 50 folgt. Alternativ können die Strangpressen 10 auch als Indirektpressen ausgebildet sein, bei welchen der Pressstempel 14 jeweils die Matrize 12 trägt und eine Andruckplatte gemeinsam mit dem Aufnehmer 13 gegen die Matrize 12 und den Pressstempel 14 verlagert wird, was dementsprechend dazu führt, dass die Matrize 12 und der Pressstempel 14 zum Pressen entgegen der Pressrichtung in den Aufnehmer 13 eintauchen.
Bei vorliegenden Ausführungsbeispielen ist der jeweilige Pressstempel 14 von einem Laufholm 17 getragen, welche gemeinsam als Baugruppe 31 bezüglich der Matrize 12 verlagerbar sind. Es versteht sich, dass zu dieser verlagerbaren Baugruppe 31 gegebenenfalls noch weitere Bestandteile, wie beispielsweise ein Verbindungsstück 36 und ein mitwandernder Mutterholm 35 (siehe 2) zu zählen sein können. Bei einer Indirektpresse wären die Andruckplatte sowie der Laufholm 17 zu der bezüglich der Matrize 12 verlagerbaren Baugruppe 31 zusammenzufassen, wobei auch hier gegebenenfalls noch weitere Bestandteile, wie beispielsweise der Mutterholm 35 und das Verbindungsstück 36, hinzuzählen sein können.
Die Matrize 12 wird von einem Matrizenholm 15 getragen, wobei diese beiden eine zu der Matrize 12 ortsfeste Baugruppe 32 bilden, zu welcher - je nach gewünschter Definition - noch weitere Bestandteile zu zählen sein können, welche bezüglich der Matrize 12 ortsfest während des Pressens verbleiben. Bei einer Indirektpresse wäre auch der zugehörige Pressstempel 14 zu der zu der Matrize 12 ortsfesten Baugruppe 32 zu zählen.
Für den eigentlichen Pressvorgang werden die beiden Baugruppen 31, 32 gegeneinander verlagert, sodass diese beiden Baugruppen 31, 32 die wesentlich wirksamen Baugruppen 30 darstellen, welche für ein Pressen gegeneinander verlagert werden müssen.
Die Presskräfte werden bei vorliegenden Ausführungsbeispielen durch einen elektromotorischen Antrieb 40 aufgebracht, welcher sich letztlich über ein Zugelement 71 bzw. Zuganker 16 ziehend an dem Matrizenholm 15 abstützt, sodass auf diese Weise den Presskräften begegnet werden kann. Bei den in 1, 2, 10 und 11 dargestellten Strangpressen 10 stützt sich der elektromotorische Antrieb 40 bzw. eine von diesem angetriebene Spindel-Mutter-Anordnung 20 jeweils an einem Gegenholm 18 ab, an welchem das Zugelement 71 bzw. die Zuganker 16 dementsprechend ziehend angreifen. Bei dem in 3 und 12 dargestellten Ausführungsbeispielen hat der Gegenholm 18 hingegen lediglich stabilisierende Funktion. Der elektromotorische Antrieb 40 bzw. eine Mutter 22 ist bei der Strangpresse 10 nach 3 an dem Laufholm 17 vorgesehen, so dass Zugkräfte über diese Mutter 22 auf die Zuganker 16 übertragen werden können. Bei dem Ausführungsbeispiel nach 12 ist statt einer Mutter 22, welche mit einer von den Zugankern 16 getragenen Spindel 21 wechselwirkt, ein Läufer 75 eines Lineatriebs 73 an dem Laufholm 17 angeordnet bzw. dieser als solcher ausgebildet, welcher sich an dem Zuganker 16, der als Stator 74 des Lineartriebs 73 ausgebildet ist, abstützen kann, sodass auch bei diesem Ausführungsbeispiel der Gegenholm 18 lediglich Stabilisierungszwecken dient.
Um die Presskräfte aufzubringen, weisen die in 1 bis 3, 10 und 11 dargestellten Ausführungsbeispiele jeweils Spindel-Mutter-Anordnungen 20 auf, welche eine Spindel 21 und eine Mutter 22 umfassen.
Hierbei ist bei dem Ausführungsbeispiel nach 3 die Mutter 22 von dem elektromotorischen Antrieb 40 angetrieben, während bei den Ausführungsbeispielen nach 1, 2, 10 und 11 jeweils die Spindel 21 von dem elektromotorischen Antrieb 40 angetrieben ist. Es versteht sich, dass die entsprechenden Antriebsarten auch umgekehrt werden können, in dem bei den Ausführungsbeispiel nach 1, 10 und 11 die Mutter 22 drehangetrieben wird, während bei dem Ausführungsbeispiel nach 3 ein Drehantrieb der Spindel 21 erfolgen kann, während die Mutter 22 feststehen. Letztlich kommt es auf eine Relativbewegung zwischen diesen beiden Baugruppen an, durch welche die Rotationsbewegung des elektromotorischen Antrieb 40 in eine Linearbewegung in Pressrichtung 50 oder hierzu entgegengesetzt gewandelt werden kann.
Die Spindel-Mutter-Anordnungen 20 sind vorliegend jeweils als Wälzgewinde 23 ausgebildet, um möglichst große Kräfte reibungsarm übertragen zu können. Je nach konkreter Ausgestaltung können hier Kugelgewinde 80 bzw. Rollengewinde 90 vorteilhaft zum Einsatz kommen, wie sie nachfolgend anhand der 5 bis 9 erläutert sind. Andererseits versteht es sich, dass in abweichenden Ausführungsform die Spindel-Mutter-Anordnungen 20 auch herkömmlich eine reibende Wechselwirkung zwischen Spindel 21 und Mutter 22 vorsehen können, wobei diesbezüglich gegebenenfalls eine ergänzende, beispielsweise hydrostatische, Schmierung vorgesehen sein kann.
Ein Kugelgewinde 80, wie es vorstehend erläutert zum Einsatz kommen kann und in 5 exemplarisch dargestellt ist, umfasst die Spindel 21 und eine als Kugelumlaufmutter 82 ausgebildete Mutter 22, welche auch eine Kugelrückführung 83 umfasst und gemeinsam mit der Spindel 21 Laufrillen 84 bildet. Zudem umfasst das Kugelgewinde 80 Kugeln 81, welche bei einer relativen Drehbewegung zwischen Mutter 22 und Spindel 21 in den Laufrillen 84 und der Kugelrückführung 83 umlaufen.
Ein elektromotorischer Antrieb 40 treibt die Spindel 21 in Bezug auf die Mutter 22 oder umgekehrt an. Zwischen Spindel 21 und der Kugelumlaufmutter 82 bewegen sich die Kugeln 81 in den Laufrillen 84, die beim Drehen der Spindel 21 axial wandern. Das Bewegen der Kugeln 81 erfolgt als Abwälzen bzw. Abrollen. Die Kugelrückführung 83 in der Kugelumlaufmutter 82 befördert die Kugeln 81 wieder zurück und schließt damit den Kreislauf, in dem die Kugeln 81 zirkulieren.
Während bei konventionellen Schraubgetrieben mit aufeinander gleitenden Flächen 50 bis 90% der eingeleiteten Leistung in Wärme umgewandelt wird, hat das vorliegende Kugelgewinde 80 mit seinem Kugelgewindetrieb weniger Reibung aufgrund der rollenden Bewegung der Kugeln 81. Auf diese Weise kann eine geringere Antriebsleistung ausreichend sein, was gerade bei dem Verwenden eines elektromotorischen Antriebs 40 besonders vorteilhaft ist. Zudem ist auch der gesamte Verschleiß und insbesondere der Verschleiß zwischen Spindel 21 und Kugelumlaufmutter 82 geringer.
Es versteht sich, dass für die Spindel-Mutter-Anordnung 20 der übrigen Ausführungsbeispiele und auch alternativer Ausführungsformen derartige Kugelgewinde 80 oder auch anders aufgebaute Kugelgewinde verwendet werden können.
In einer alternativen Ausführungsform kann für die Spindel-Mutter-Anordnung 20 bzw. bei den vorliegenden Ausführungsbeispielen als Wälzgewinde 23 auch ein Rollengewinde 90 eingesetzt werden.
Ein solches Rollengewinde 90 könnte beispielsweise als Rollengewindetrieb 97 ausgebildet sein, wie er in 6 und 7 dargestellt ist.
Hierbei umfasst der Rollengewindetrieb 97 eine Spindel 21 und eine als Rollenumlaufmutter 92 ausgebildete Mutter 22. Die Spindel 21 umlaufen Rollen 91, die jeweils kreisförmige Rillen 99 aufweisen. Durch das Umlaufen der Rollen 91 mit ihren Rillen 99 um die Spindel 21 findet eine Relativbewegung in axialer Richtung statt. Eine entsprechend ausgebildete Rollenumlaufmutter 92 umfasst auch eine Rollenrückführung 98. Die Rollenrückführung 98 dient dazu, dass die Rollen 91 von der Spindel abgehoben und wieder zurückversetzt werden.
Wegen der radialen und axialen Bewegung der Rollen 91, ist die Rollenumlaufmutter 92 käfigartig ausgebildet, um die Rollen 91 in Position zu halten.
Es kann für die Strangpressen 10 der vorliegenden Ausführungsbeispiele das Rollengewinde 90 auch als Planetenrollengewindetrieb 93 ausgebildet sein, wie es beispielsweise in 8 und 9 dargestellt ist.
Der Planetenrollengewindetrieb 93 umfasst Rollen 91 mit einem Gewinde 94, die in ringförmig ausgebildeten Rollenumlaufmuttern 92 um eine Spindel 21 mit deren Gewinde 94 rotieren. Durch dieses Rotieren ergibt sich eine axiale Relativbewegung zwischen Mutter 22 und Spindel 21.
Die Durchmesser der Spindel 21, der Rollen 91 und der Rollenumlaufmutter 92 sind so gewählt, dass die Umfangsgeschwindigkeiten von Spindel 21 und Rollen 91 übereinstimmen. Die Synchronisation übernimmt ein in die Rollenumlaufmutter 92 integrierter Ring 95 mit einer Innenverzahnung, der in Ritzel 96 an den Enden der Rollen 91 eingreift.
Bei dem vorliegenden Planetenrollengewindetrieb 93 bewegen sich die Rollen 91 bzw. Wälzkörper - im Gegensatz zu den Ausführungsbeispielen nach 5 sowie 6 und 7 - in Längsrichtung nicht relativ zur Rollenumlaufmutter 92, sodass kein Rückfiihrmechanismus notwendig ist. Dies kann höhere Drehzahlen ermöglichen.
Auch Rollengewinde 90 ermöglichen eine entsprechende Reduktion der Reibung, was im Übrigen auch für Gewinde mit hydrostatischen Muttern 65 gilt. Auch die Kombination von Wälzgewinden 23 mit einer hydrostatischen Lagerung bzw. derart, dass die Muttern der Wälzgewinde 25 dann hydrostatisch ausgebildet sind, kann entsprechend zu einer Verminderung der Reibung genutzt werden, wobei es sich versteht, dass diese Vorteile insbesondere schon einzeln gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen entsprechend vorteilhaft sind.
Bei den in 1, 2, 10 und 11 dargestellten Ausführungsbeispielen ist der elektromotorischen Antrieb 40 jeweils durch einen Direktantrieb realisiert, welcher einen Stator 41 und einem mit der jeweiligen Spindel 21 umlaufenden Rotor 42 umfasst. Es versteht sich, dass in abweichenden Ausführungsformen auch andere Antriebe bzw. Antriebsarten, insbesondere beispielsweise Getriebeantriebe, welche ggf. sogar schaltbar sein können, zur Anwendung kommen können.
Da bei den Ausführungsbeispiel nach 1, 10 und 11 jeweils die Spindel 21 gemeinsam mit dem Laufholm 17 verlagert wird, ist bei diesen Ausführungsbeispielen der Stator 41 entsprechend länger ausgebildet als bei dem Ausführungsbeispiel nach 2, nach welchen die Spindel in Bezug auf die Matrize 12 ortsfest verbleibt, während eine entsprechende hydrostatische Mutter 65 mit dem Laufholm 17 mitläuft, sodass der Stator 41 entsprechend kürzer ausgebildet sein kann.
Hierbei ist die hydrostatische Mutter 65 bei dem Ausführungsbeispiel nach 2 an einem Mutterholm 35 schwimmend senkrecht zur Pressrichtung 50 gelagert, sodass auf diese Weise eine Lagereinheit 60 bereit gestellt ist, welche senkrecht zur Pressrichtung 50 und mithin senkrecht zu der für das Pressen erforderlichen Kraft ein Spiel aufweist.
Es versteht sich, dass gegebenenfalls auch eine Lagerung unmittelbar an dem Laufholm 17 oder eine unmittelbare Anordnung von Mutterholm 35 und Laufholm 17 hintereinander möglich ist, während bei diesem Ausführungsbeispiel zwischen dem Mutterholm 35 und dem Laufholm 17 noch ein Verbindungsstück 36 mit Abstand haltender Wirkung vorgesehen ist.
Zu Schmierungszwecken trägt die hydrostatische Mutter 65 des Ausführungsbeispiel nach 2 eine Lagermittelpumpe 66 und einen Lagermittelbehälter 67, sodass die hydrostatische Mutter 65 sowohl in ihrem Kontakt zu der Spindel 21 als auch in der Lagereinheit 60 zu dem Mutterholm 35 ausreichend geschmiert sein kann.
Insbesondere kann eine hydrostatische Mutter 65 sowohl bei Spindel-Mutter-Anordnungen 20 mit drehender Mutter 22 als auch mit nicht drehender Mutter 22 vorteilhaft zum Einsatz kommen, wobei es bei einer nicht drehenden Mutter 22 wesentlich einfacher erscheint, das hydraulische Lagermittel an den notwendigen Stellen bereitzustellen, da auf Drehdurchführungen u.ä. verzichtet werden kann.
Auch trägt das Ausführungsbeispiel nach 2 im Bereich des elektromotorischen Antriebs 40 eine weitere Lagermittelpumpe 66 mit einem Lagermittelbehälter 67, durch welche insbesondere ein hydrostatisches Lager 69, welches den Presskräften entgegen gerichtet Kräfte der Spindel 21 auf den Gegenholm 18 aufnehmen kann, geschmiert werden kann.
Zwar bedeuten die Lagermittelpumpe 66 und der Lagermittelbehälter 67 für die hydrostatischen Lagerungen bzw. Schmierungen einen zusätzlichen Aufwand, insbesondere einen zusätzlichen hydraulischen Aufwand, der durch die Verwendung elektromotorischer Antriebe 40 eigentlich vermieden werden soll. Andererseits ist dieser zusätzliche Aufwand nicht vergleichbar mit dem Aufwand und den Risiken bei der Verwendung hydrostatischer Antriebe anstelle der elektromotorischen Antrieb 40 erheblich geringer als der Aufwand und die Risiken bei der Verwendung hydrostatischer Antriebe.
Darüber hinaus weist das in 2 dargestellt Ausführungsbeispiel noch einen Antriebszapfen 49 auf, welche an der Seite der Spindel 21 ausgebildet ist, welche zu dem elektromotorischen Antrieb 40 weist und welcher den Rotor 42 trägt, sodass dieser auswechselbar ist. Eine derartige Ausgestaltung ermöglicht es, den elektromotorischen Antrieb 40 gegebenenfalls schnell auszuwechseln bzw. an bestimmte Erfordernisse anzupassen.
Andererseits ist die Spindel 21 bei dem Ausführungsbeispiel nach 2 axial noch mittels eines Rückhublager 26 sowie zweier Axiallager 27 in dem Gegenholm 18 gelagert.
Es versteht sich, dass die Wirkungsumkehr, welche in 2 gegenüber den Ausführungsbeispiel nach 1, 10 und 11 dargestellt ist, dementsprechend auch bei letzterem Ausführungsbeispielen gegebenenfalls umgesetzt sein kann. Selbiges gilt für die Verwendung des Antriebszapfens 49, um die Flexibilität hinsichtlich des letztlich verwendeten elektromotorischen Antrieb 40 zu erhöhen.
Auch kann die schwimmende Lagerung der hydrostatischen Mutter 65 des Ausführungsbeispiel nach 2 bei den Ausführungsform nach 1,10 und 11 zur Anwendung kommen, wobei diese diesbezüglich jedoch Alternativen umsetzen, die ihrerseits auch bei dem Ausführungsbeispiel nach 2 zur Anwendung kommen können.
So nutzt die Strangpressen 10 nach 1 eine Lagerung der Spindel 21 an dem Laufholm 17 mittels eines axial wirksamen Wälzlagers 25 sowie mittels eines axial wirksamen Rückhublagers 26, sodass auch hierdurch eine Lagereinheit 60 bereitgestellt ist, welche ein Spiel senkrecht zu der Pressrichtung 50 bzw. senkrecht zu der zum Pressen aufgebrachten Kraft ermöglicht.
Das Ausführungsbeispiel nach 10 nutzt an dieser Stelle ein kardanisches Gelenk 61, wobei eine Gleitlagerung dieses kardanischen Gelenks auf Zug und Druck bei diesem Ausführungsbeispiel nicht separat dargestellt ist, dieses kardanischen Gelenk 61 jedoch ebenfalls ein Spiel senkrecht zur Pressrichtung 50 bzw. zu der zum Pressen aufgebrachten Kraft bedingt. Statt einer Gleitlagerung können hier ggf. auch Wälzlager genutzt werden.
Gerade für die Bereitstellung eines Spiels senkrecht zur Pressrichtung 50 bzw. zu der zum Pressen aufgebrachten Kraft nutzt die Anordnung nach 11 eine in geeigneter Weise ausgeformte Gelenkpfanne 62, um auf diese Weise ein entsprechendes Spiel senkrecht zu der zum Pressen aufgebrachten Kraft bzw. zu der Pressrichtung 50 zu ermöglichen. Auch der Rückhub ist bei diesem Ausführungsbeispiel durch ein Gleitlager (nicht beziffert) realisiert, wobei statt der Gleitlager auch Wälzlager zum Einsatz kommen können. Auch hier versteht es sich, dass diese Lösungsansätze ebenfalls auch bei den übrigen Ausführungsbeispielen in geeigneter Weise umgesetzt sein können.
Bei den Ausführungsbeispielen nach 3 und 12 sind jeweils Verkürzungsmittel 70 vorgesehen, welche die Zugelemente 71 verkürzen.
Hierbei ist bei diesen Ausführungsbeispielen nach 3 und 12 jeweils vorgesehen, dass die einzelnen Zuganker 60 in ihrer Wirksamkeit verkürzt werden, indem der Punkt, an welchem die gegen die Presskräfte gerichteten Kräfte aufgenommen werden, näher zu der zu der Matrize 12 ortsfesten Baugruppe 32 verlagert werden.
Dieses kann insbesondere dadurch geschehen, dass der Angriffspunkt an den Zugankern 16 entsprechend verlagert wird, was dadurch umgesetzt sein kann, dass die Verkürzungsmittel 70 entsprechend eine Mutter 22 (siehe 3) oder einen Läufer 75 (siehe 12) entlang der Zuganker, die dann als Spindel 21 (siehe 3) bzw. als Stator 74 (siehe 12) ausgebildet sein können, verlagern.
Es versteht sich, dass in abweichenden Ausführungsformen auch die Wirkungsweise von Spindel 21 bzw. Stator 74 einerseits sowie Mutter 22 und Läufer 75 andererseits vertauscht werden können, indem beispielsweise die Spindel 21 rotiert und die Mutter 22 festgehalten wird. Auch kann beispielsweise die Zugstange 16 als Läufer des Lineartriebs 73 ausgebildet und umgekehrt an dem Laufholm 17 ein Stator des Lineartriebs 73 vorgesehen sein.
Bei den Ausführungsbeispielen nach 3 und 12 sind die Verkürzungsmittel 70 bzw. die einzelnen Antriebselemente des elektromotorischen Antrieb 40 in Teilanordnungen 24 entsprechend der Anordnung der Zuganker 16 vorgesehen. Es versteht sich, dass insbesondere der Lineartrieb 73 gegebenenfalls auch bei den Anordnungen nach 1, 2, 10 und 11 zur Anwendung kommen kann, wobei Stator 74 und Läufer 75 je nach konkretem Erfordernis statt der Spindel 21 oder der Mutter 22 zum Einsatz kommen können.
Insbesondere kann der Lineartrieb 73, wie er in 12 dargestellt ist, als Linearaktuator ausgebildet sein. Gerade bei einer derartigen Ausgestaltung besteht die Gefahr, dass aufgrund der magnetischen Effekte, möglicherweise aber auch aufgrund elektrischer bzw. elektrostatische Effekte, verstärkt Verschmutzungen auftreten. Aus diesem Grunde ist bei dem Ausführungsbeispiel nach 12 eine Abdichtung 76 in Form von Faltenbalgen 77 vorgesehen.
Es versteht sich, dass in abweichenden Ausführungsformen statt eines Faltenbalgs 77 auch andere Abdichtung, solange diese geeignet sind, die kritischen Bereiche abzudichten, vorgesehen sein können.
Auch versteht es sich, dass bei den übrigen Ausführungsformen entsprechende Abdichtungen an geeigneten Stellen vorgesehen sein können, wenn dieses, beispielsweise bei den als Direktantrieben ausgebildeten elektromotorischen Antrieb 40 der Ausführungsbeispiele nach 1, 2, 10 und 11 oder bei Reibungsflächen der Spindeln 21 bzw. Muttern 22, vorteilhaft erscheint.
Bezugszeichenliste:

10: Strangpresse
11: Pressgut
12: Matrize
13: Aufnehmer
14: Pressstempel
15: Matrizenholm
16: Zuganker
17: Laufholm
18: Gegenholm
20: Spindel-Mutter-Anordnung
21: Spindel
22: Mutter
23: Wälzgewinde
24: Teilanordnung
25: Wälzlager der Spindel 21
26: Rückhublager
27: Axiallager der Spindel 21
30: Baugruppe
31: bezüglich der Matrize 12 verlagerbare Baugruppe
32: zu der Matrize 12 ortsfeste Baugruppe
35: Mutterholm
36: Verbindungsstück
40: elektromotorischer Antrieb
41: Stator
42: Rotor
49: Antriebszapfen
50: Pressrichtung
60: Lagereinheit
61: kardanisches Gelenk
62: Gelenkpfanne
65: hydrostatische Mutter
66: Lagermittelpumpe
67: Lagermittelbehälter
69: hydrostatisches Lager
70: Verkürzungsmittel
71: Zugelement
73: Lineartrieb
74: Stator des Lineartriebs 73
75: Läufer des Lineartriebs 73
76: Abdichtung
77: Faltenbalg
80: Kugelgewinde
81: Kugel
82: Kugelumlaufmutter
83: Kugelrückführung
84: Laufrillen
90: Rollengewinde
91: Rolle
92: Rollenumlaufmutter
93: Planetenrollengewindetrieb
94: Gewinde
95: Ring
96: Ritzel
97: Rollengewindetrieb
98: Rollenrückführung
99: Rillen

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102015116002 B4 [0002]
JP 6143142 B1 [0003]
EP 3470146 B1 [0003]

Claims

Strangpresse (10) zum Pressen eines Pressguts (11) durch eine Matrize (12) mit einem Pressgut (11) aufnehmenden Aufnehmer (13) und mit einer bezüglich der Matrize (12) verlagerbaren Baugruppe (31), die während des Pressens von einem elektromotorischen Antrieb (40) mit einer für das Pressen erforderlichen Kraft beaufschlagbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der elektromotorische Antrieb (40) (i) mittels einer senkrecht zur Kraft ein Spiel aufweisenden Lagereinheit (60) mit der bezüglich der Matrize (12) verlagerbaren Baugruppe (31) verbunden ist; und/oder (ii) während des Pressens Verkürzungsmittel (70) zur Verkürzung eines unter Zug stehenden Bereichs eines Zugelements (71) antreibt, welches der für das Pressen erforderlichen Kraft durch Zug begegnet, und/oder (iii) ein Lineartrieb (73) ist, der eine während des Pressens zu der Matrize (12) ortsfeste Baugruppe (32) und die während des Pressens bezüglich der Matrize (12) verlagerbare Baugruppe (31) während des Pressens gegeneinander verlagert.
Strangpresse (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagereinheit (60) ein kardanisches Gelenk (61) und/oder eine zwei Freiheitsgrade aufweisende Gelenkpfanne (62) umfasst.
Strangpresse (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verkürzungsmittel (70) den Lineartrieb (73) umfassen und die zu der Matrize (12) ortsfeste Baugruppe (32) mit der bezüglich der Matrize (12) verlagerbaren Baugruppe (31) über das Zugelement (71) während des Pressens über Zug verbunden sind.
Strangpresse (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der elektromotorische Antrieb (40), insbesondere der Lineartrieb (73), ein Direktantrieb ist und/oder einen Linearaktuator umfasst, wobei das Zugelement (71) vorzugsweise einen Stator (74) des Linearaktuators aufweist.
Strangpresse (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine Spindel (21) und eine axial in Bezug auf die Spindel (21) verlagerbare Mutter (22), wobei vorzugsweise die Spindel (21) oder die Mutter (22) durch den elektromotorischen Antrieb (40) drehangetrieben ist und/oder wobei vorzugsweise die Spindel (21) von dem Zugelement (71) umfasst wird oder Teile hiervon darstellt.
Strangpresse (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Lineartrieb (73) eine Abdichtung (76) umfasst, die vorzugsweise sich bewegende Baugruppen nach außen abdichtet, beispielsweise in Form eines Faltenbalgs (77).
Strangpresse (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Zugelement (71) wenigstens einen, vorzugsweise zwei, drei oder vier, Zuganker (72) umfasst.
Strangpresse (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Zugelement (71), vorzugsweise der oder die Zuganker (72), an einem Matrizenholm (15) als eine oder die zu der Matrize (12) ortsfeste Baugruppe (32) und/oder an einem Gegen- bzw. Laufholm (17) als eine oder die bezüglich der Matrize (12) verlagerbare Baugruppe (31) während des Pressens ziehend angreift.
Strangpresse (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die mit der Kraft beaufschlagte Baugruppe (31) über wenigstens einen Laufholm (17) geführt ist oder der Laufholm (17) ist.
Strangpresse (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die mit der Kraft beaufschlagte und bezüglich der Matrize (12) verlagerbare Baugruppe (31) der Pressstempel (14) ist oder den Pressstempel (14) trägt und vorzugsweise einstückig mit diesem ausgebildet ist.