-
Hydraulische Presse
Die Erfindung bezieht sich auf eine hydraulische
Presse mit mehreren beweglichen Teilen, die unter Verwendung der gleichen Druckquellen
mittleren Druckes nacheinander zur Arbeitsleistung gelangen und anschließend in
die Ausgangslage zurückkehren, wobei während der Arbeitsleistung das Leitungssystem
der Presse an eine Druckquelle mit höherem Druck angeschlossen ist.
-
Bei den bekannten hydraulischen Pressen sind die Bewegungen der beweglichen
Teile, z. B. die Matrizenkolben und die Spritzkolben, im allgemeinen voneinander
unabhängig. Die Bewegungen werden hierbei mittels besonderer Alhsperrvorrichtungen
geregelt, woraus sich eine wenig wirtschaftliche Wirkung der Presse ergibt.
-
In gewissen Fällen sind die Bewegungen der bewegliclaen Teile elektrisch
gekuppelt, wobei für die beweglichen Teile je ein Motor und eine Pumpe vorhanden
sein können; diese Ausführung ist daher besonders verwickelt. Mit der Erfindung
wird nuln eine Bauweise einer hydraulischen Presse angestrebt, bei welcher die Bewegungen
der Teile automatisch vor sich gehen, und wobei ein Medium mit relativ niedrigem
Druck für das Bewegen der Teile und ein Medium mit höherem Druck nur für das Pressen
benutzt wird.
-
Gemäß der Erfindung ist jeder beweghche Teil mit einem oder zwei
Kolben mit gegenseitig gerichteten und beiderseits unterschiedlichen Arbeitsflächen
ausgebildet, und ihre größeren Arbeitsflächen sind beim Arbeitshub und die kleineren
dauernd auf Rückzug beaufschlagt, wobei die
Arbeitsflächen dieser
Kolben unter Berücksichtigung ihrer Belastung so dimensioniert sind, daß die beweglichen
Teile nacheinander bei steigendem Flüssigkeitsdruck vorgeschoben werden und das
Leitungssystem der Presse unter Verwendung eines bestimmten Druckwertes mittels
einer Schaltvorrichtung an die Druckquelle mit höherem Druck anschließbar ist.
-
Die Presse enthält wenigstens zwei bewegliche Teile, deren einer
Teil mit einer Matrizenhälfte versehen ist, während der andere Teil zum Pressen
dient; die Presse ist vorzugsweise mit drei Drucksystemen von untereinander verschiedenen
Drücken versehen, wobei das Bewegen dieser Teile und/oder das Pressen mit diesen
Teilen mittels der Drücke dieser Systeme durchgefühert wird; die beweglichen Teile
sind je einer dauernd wirksamen Kraft und einer dieser Kraft entgegengesetzten,
veränderlichen Kraft ausgesetzt, wobei letztere durch aufeinanderfolgenden Anschluß
wenigstens zweier der drei erwähnten Drucksysteme erzeugt wird und die veränderliche
Kraft den beweglichen, mit einer Matrizenhälfte versehenen Teil in der Arbeitsrichtung
bewegt, so daß die Matrize geschlossen wird; ferner sind die Drucksysteme der beweglichen
Teile miteinander gekuppelt wobe die von dem Drucksystem, dessen Druck zwischen
den Drücken der beiden anderen Drucksysteme liegt, erzeugte veränderliche Kraft
den zum Pressen dienendem, beweglichen Teil infolge passender Wahl der Größe der
auf diesen Teil in entgegengesetzten Richtungen wirksamen Kräfte erst dann in der
Arbeitsrichtung bewegt, wenn die Matrize mit einer zuvor bestimmten Kraft geschlossen
worden ist; wenn nach dem Preßvorgang die veränderliche Kraft wieder auf die beweglichen
Teile ausgeübt wird, und zwar durch Anschluß an das Drucksystem mit dem niedrigsten
Wert, so kehren diese Teile unter dem Ei,nfluB der dauernd wirksamen Kraft in ihre
Anfangslage zurück.
-
Aus baulichen Gründen ist es günstig, die auf einen oder auf die
beiden beweglichen Teile dauernd wirksame Kraft erfindungsgemäß dem Drucksystem
mit dem höchsten Druck zu entnehmen, der zum Bewegen der Presse bereits vorhandeln
ist.
-
Eine einfache Bauart ergibt sich, wenn nach der Erfindung einer oder
mehrere der beweglichen Teile mit einem in einem Zylinder beweglichen, doppelt wirkenden
Kolben mit Arbeitsflächen ungleicher Größe gekuppelt werden. Hierbei ist die kleinere
Fläche dem Druck des Drucksystems mit dem höchsten Wert ausgesetzt, während auf
die größere Fläche nacheinander die Drücke der Drucksysteme in steigendem Maße ausgeübt
werden.
-
Die Erfindung ist mit Erfolg verwendbar, wenn die Presse mit drei
beweglichen Teilen versehen ist, wobei einer dieser beweglichen Teile einen eine
Matrizenhälfte tragenden Tisch, der zweite Teil einen Behälter mit dem zu spritzenden
Material und der dritte Teil einen Spritzkolben enthält, wobei sowohl der zweite
als auch der dritte Teil mit einem eigenen, doppelt wirkenden Kolbensystem mit zugehörigem
Zylinder bzw. zugehörogen Zylindern gekuppelt sind und diese Kolbensysteme Arbeitsflächen
ungleicher Größe haben; durch passende Wahl des Verhältnisses zwischen den der Arbeitsflächen
eines jeden Kolbensystems wird erreicht, daß zunächst der zweite bewegliche Teil
und darauf der dritte bewegliche Teil in der Arbeitsrichtung bewegt wird.
-
Für einen selbsttätigen Preßvorgang ist es von Bedeutung, daß das
Umschalten von dem zwischen den Drücken der beiden anderen Drucksysteme liegenden
Druck auf den Druck des Drucksystems mit dem höchsten Druck mittels einer Schalteinrichtung
erfolgt, die sowdhl eine Fläche, auf die eine Kraft ausgeübt wird, die vom veränderlichen
Druck des Drucksystems mit einem zwischen den Drücken der beiden anderen Drucksysteme
liegenden Druck erzeugt wird, als auch eine Fläche aufweist, die einer dauernd wirksamen
Kraft ausgesetzt ist, wobei das Verhältnis zwischen den Kräften derart gewählt ust,
daß die Schalteinrichtung mit Hilfe des Drucks des zuerst genannten Drucksystems
umgeschaltet wird, wenn dieser Druck nahezu seinen Maximalwert erreicht hat; wenn
nach dem Preßvorgang der veränderliche Druck bis unter einen bestimmten Wert sinkt,
wird die Schalteinrichtung mit Hilfe der dauernd wirksamen Kraft in seine Anfangslage
zurückgeschaltet.
-
Die Verwendung dieser Schalteinrichtung ermöglicht es, die Presse
mit einem einzigen Handgriff zu bedienen.
-
Bei Anwendung dieser Einrichtung gemäß der Erfindung erfolgen die
einzelnen Bewegungen ganz selbsttätig durch passende Wahl des Verhältnisses zwischen
der veränderlichen und der dauernd wirksamen Kraft; beim Spritzen des Materials
ist der erforderliche Verschlußdruck der Matrize immer vorhanden.
-
In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele von Pressen dargestellt,
die mit der erfindnngsgemäß au,sgebildeten Vorrichtung versehen sind.
-
Fig. 1 und 1 a zeigen Presse, die flüssiges Material verarbeitet,
eine sog. Spritzgußpresse, bei der drei bewegliche Teile nacheinander in der Arbeitsrichtung
bewegt werden; in Fig. 2 ist der ttheoretisc'he Druckverlauf während des Bewegungs-
und des Preßvorgangs dargestellt; Fig. 3 und 3 a zeigen eine Kunstharzpresse, die
eine dosierte Materialmenge verarbeitet, eine sog.
-
Spritzgußpresse, bei der zwei bewegliche Teile vorhanden sind, und
in Fig. 4 ist der Druckverlauf während der Bewegung und des Preßvorgangs dieser
Presse dargestellt.
-
Die Spritzgußpresse nach Fig. 1 besteht aus einem unteren Gestell
I, an dem ein oberes Gestell 2 mittels Säulen 3 befestigt ist. Im unteren Gestell
1 befindet sich ein beweglicher Matrizenkolben 4,
der mit einem
Tisch 5 versehen ist, auf dem die uiitere Matrizenhälfte 6 befestigt werden kann.
Am oberen Gestell 2 ist ein eobere Matrizenhälfte 7 befestigt und mittels der Säulen
3 sind zwei Zylinder 8 und 9 am Gestell befestigt. Im Zylinder 8 ist der spritzkolben
10 beweglich, der am Ende mit einem doppelt wirkenden Kolben 11 versehen ist, im
Zylinder 9 ist ein dritter Teil 12 beweglich, der gleichfalls mit einem doppelt
wirkeii(leii Kolleii 13 versehen ist, an dem mit Hilfe von Jochen 14 und 15 sowie
Stangen 16 ein Behälter 17 befestigt ist. Der Behälter 17 dient zur Aufnahme von
geschmolzenem, zu verspritzendem Material. Am Tisch 5 sind zwei Kolben 18 befestigt,
die in den Zylindern 19 des Gestells 2 beweglich sind.
-
Der Raum 20 unter dem Kolben 11, der Raum 21 unter dem Kolben 13
und die Zylinder 19 sind durch eine Leitung 22 an das Drucksystem mit dem höchsten
Wert, z. B. 200 Atm., Hochdruck genannt, angeschlossen.
-
Der Raum 23 unterhalb des Matrizenkolbens, der Raum 24 oberhalb des
Kolbens 11 und der Raum 25 oberhalb des Kolbens 13 sind durch eine Leitung 26 mit
einem Ventilkasten 27 verbunden.
-
In Fig. 1 a ist ein Schema des Ventilkastens 27 dargestellt, bei dem
mit Strichpunktlinien die entsprechenden Anschlüsse angegeben sind.
-
Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist folgende: Beim Öffnen des Ventils
D (Fig. 1 a) mittels des Hebels Æ wird das Ventil B gleichzeitig geschlossen und
der Druck des zweiteil Drucksystems z.n. von 35 Atm. (Mitteldruck) über die Leitung
26 an die Räume 23, 24 und 25 angeschlossen. Infolgedessen steigt der Druck in diesen
Räumen. Sobald die Druckzunahme im Raum 23 ausreicht, um den Matrizenkolben in der
arbeitsrichtung zu bemessen, wird die Matrize geschlossen. Während sich der Matrizenkolben
in der Arbeitsrichtung bewegt, bleibt der Druck nahezu konstant. Nach dem Schließen
der Matrize steigt der Druck in den Räumen 23, 24 and 25 weiter. Hat der Druck einen
bestimmten Wert erreicht, z. B. 15 Atm., so wird infolge geeigneter Wahl des Verhältnisses
zwischen der kreisförmigen und der ringförmigen Oberfläche des doppelt wirkenden
Kolbens 13 die Kraft auf die kreisförmige Oberfläche größer als die auf die ringförmige
Oberfläche ausgeübte. Der Teil 12, an dem der Behälter I7 für das flüssige Spritzmaterial
befestigt ist, bewegt sich dabei in der Arbeitsrichtung. Während dieser Periode
bleibt der Druck nahezu gleich. Ist der bewegliche Teil an der oberen Matrize 7
zur Anlage gekommen, so nimmt der Druck weiter zu. Hat der Druck einen Wert von
z. B. 28 Atm. erreicht, so wird infolge geeigneter Wahl des Verhältnisses zwischen
der kreisförmigen und der ringförmigen Oberfläche des doppelt wirkenden Kolbens
11 die auf die kreisförmige Oberfläche ausgeübte Kraft größer als die auf die ringförmige
ausgeübte Kraft; der spritzkolben wird daher in der Arbeitsrichtung bewegt. Kommt
dieser Kolben mit dem Material im Hehälter 17 in Berührung, so steigt der Druck
im Leitungsnetz weiter an. Hat der Druck den Wert von z. B. 33 Atm. erreicht, so
reichen die Kraft des Hochdruckes unterhalb des Ventils A und die Kraft des Niederdruckes
zusammen aus, um das Ventil A entgegen dem Federdruck der Feder F zu öffnene, so
daß das ganze Leitungssystem unter Hochdruck gebracht wird, worauf die Spritzverarbeitung
des Materials erfolgt. Wenn das Leitungsnetz unter Hochdruck gebracht wird, schließt
sich das Rückschlagventil C, so daß sich der Hochdruck nicht in den Mitteldruck
fortpflanzen kann.
-
Ist der Preßvorgang beendet, so wird durch Umlegen des Hebels E des
Ventil D geschlossen und das Ventil B geöffnet, wodurch das Leitungsnetz an das
Drucksystem mit dem niedrigsten Wert (Niederdruck), z. B. 0 Atm., angeschlossen
wird.
-
Infolge der Abnahme des Druckes schließt sich das Ventil A unter dem
Einfluß der Feder F. Die Drücke in den Räumen 23, 24 und 25 siriken bis zum Wert
des Niederdruckes ab. Unter dem Einfluß des Hochdruckes in den Zylindern 19 und
in den Räumen 20 und 2I werden die beweglichen Teile in ihre Anfangslagen in umgekehrter
Reihenfolge zurückgeführt.
-
Fig. 2 zeigt den Druckverlauf im Leitungsnetz der Presse während
der Bewegung der Teile in der Aribeitsrichtung, wobei die Zeit auf der Horizontalachse
und die verschiedenen Drücke auf der Vertikalachse auigetragen sind. Abschnitt I
stellt die Periode dar, während der sich der Matrizentisch bewegt, 2 die Periode,
während der sich der bewegliche, mit dem Behälter versehene Teil bewegt, 3 die Periode,
während der sich der Spritzkolben bewegt und 4 den Punkt, bei dem von dem Mitteldruck
auf Hochdruck umgeschaltet wird.
-
Obgleich bei dieser Presse drei verschiedene Drucksysteme verwendet
sind, welche die beweglichen Teile durch ein Mittel verhältnismäßig niedrigen Druckes
bewegen und den Preßvorgang durch ein mittel hohen Druckes bewirken, welch letzteres
Mittel wesentlich teurer ist, kann es auch vorkommen, daß solche Pressen mit nur
zwei Drucksystemen ausgeführt sind. Für die aufeinanderfolgenden Bewgeungen des
mit dem Behälter versehenen, beweglichen Teils und des Spritzkolbens ist es nur
erforderlich, daß das Verhältnis der auf die doppelt wirkenden Kolben ausgeübten
Kräfte passend gewählt wird.
-
Ein weiteres Beispiel zeigt Fig. 3, in der eine Spritzpresse dargestellt
ist. Dlie Bezugsziffern entsprechen denen der Fig. I.
-
Wenn das Ventil D durch Umschalten des Hebels E geöffnet, das Ventil
B also geschlossen wird, so wird die Leitung 26 an den Mitteldruck angeschlossen
und damit auch die Räume 23 und 24.
-
Hat der Druck in 23 einen bestimmten Wert, z. B. 5 Atm., erreicht,
so wird der Matrizentrisch zum Schließen der Matrize bewegt; während dieser Zeit
bleibt der Druck im Leitungssystem praktisch konstant. Sobald die Matrize geschlossen
ist,
steigt der Druck weiter an. Hat der Druck einen Wert von z. B. 28 Atm. erreicht,
so ist diie auf die kreisförmige Oberfläche des doppelt wirkenden Kolbens II ausgeübte
Kraft hinreichend groß zur Überwindung der auf die ringförmige Oberfläche dieses
Kolbens ausgeübten Kraft, wodurch ,der Spritzkolben in der Arbeitsrichtung bewegt
wird. In dem Raum 28 ist auf die untere Matrizenhälfte eine Pastille des zu verspritzenden
Materials gelegt. Berührt der Spritzkolben diese Pastille, so steigt der Druck im
Leitungssystem weiter an. Hat dieser Druck einen bestimmten Wert, z. B. von 33 Atm.,
erreicht, so wird der Hochdruck in der bereits beschriebenen Weise selbsttätig eingeschaltet,
worauf das Spritzen des Materials erfolgt.
-
Fig. 4 ist, ähnlich wie Fig. 2, eine graphische Darstellung des Druckverlaufs
im Leitungsnetz dieser Presse beim Bewegen der einzelnen Teile in der Arbeitsrichtung,
wobei 1 die Bewegungsperiode des Matrizentisches, 2 die Bewegungsperiode des Spritzkolbens
und 3 den Punkt andeuten, bei dem von dem Mitteldruck auf den Hochdruck umgeschaltet
wird.
-
Obgleich bei beiden Ausführungsformen die beweglichen Teile mit einem
doppelt wirkenden Kolben mit Oberflächen ungleicher Größe versehen sind, ist es
auch möglich, die bewegbchen Teile auf andere Weise mit Oberflächen ungleicher Größe
zusammenwirken zu lassen, z. B. durch Verwendung eines Jochs mit zwei Kolben ungleicher
Größe, die diametral angeordnet sind, oder durch Vermittlung anderer, ähnlicher
Bauarten. Im Gegensatz zu den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen, bei denen
4ie beweglichen Teile sich in entgegengesetzten Richtungen bewegen, sind auch Bauarten
möglich, bei denen sie sich in gleicher Richtung bewegen.
-
Anstatt der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen sind Bauarten
denkbar, bei denen die dauernd wirksame Kraft z. B. durch eine Fehler oder durch
ein Gewicht ausgeübt wird, woliei die auf einen beweglichen Teil ausgeübten Kräfte
im richtigen Verhältnis gewählt werden müssen. Die vorliegende Erfindung kann erfolgreich
lei Pressen für verschiedene Zwecke angewendet werden, z. B. bei Pressen zur Bildung
von Gegenständen aus Metall, aus wärmehärtenden oder wärmeplastischen Materialien.
Die oben beschriebenen Pressen können horizontal oder vertikal angeordnet werden.