DE4420942A1 - Ölkontrollsystem für eine Presse - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ganz allgemein mechanische Pressen oder Pressen mit einem abgedichteten Antriebskolben, insbesondere aber ein Ölkontrollsystem, das dafür sorgt, daß kein Schmieröl durch Leckage ausläuft und das durch das Pressengesenk auszustanzende Werkstück verunreinigt.

Mechanische Pressen, beispielsweise Stanz- und Zugpressen (straight side and gap frame-Pressen) umfassen einen Rahmen mit einem Querhaupt und einem Bett sowie einem im Rahmen zwecks hin- und hergehender Bewegung auf das Bett zu und von diesem hinweg gelagerten Schlitten. Zwischen Schlitten und Bett ist das Pressengesenk angeordnet zwischen dem ein Werkstück ausgestanzt oder gezogen wird. Der Schlitten wird von einer Kurbelwelle angetrieben, ferner mit einer zwischen Kurbelwelle und Schlitten angeordneter Pleuelstange. Derartige mechanische Pressen werden allgemein zum Ausführen von Stanz- und Zieh- oder Tiefzieh- Operationen angewandt und sind von unterschiedlichen Abmessungen und unterschiedlichen verfügbaren Preßkräften, je nach Anwendungszweck.

In den meisten Fällen gelangt Schmieröl innerhalb des Pressenantriebs durch Schwerkraft und offene Flächen im Querhaupt auf den Schlitten nach unten und wandert schließlich in das Preßgesenk. Dabei kann das Öl auch zum Werkstück gelangen. Wird das Werkstück mit Öl benetzt, so kann es ausgeworfen und verkratzt werden, so daß die Produktionskosten steigen. Dies ist ganz wichtig bei Industriezweigen, die mit Lebensmittel- und Getränkebehältern arbeiten.

Bekannte Pressen weisen Kolben auf, die vom Boden des Querhauptes herausragen. Der Schlitten ist an diesen Kolben befestigt, die ihrerseits am Pressenantrieb zwecks hin- und hergehender Bewegung angreifen. Die Kolben weisen Dichtungen auf, um das Öl innerhalb des Querhauptes abzusperren und zu verhindern, daß es nicht zu dem Werkstück gelangt. Dies ist jedoch eine Art von passiver Ölkontrolle, die nur dann arbeitet, solange die Dichtung unversehrt ist. Eine Beschädigung der Dichtung beim Einbau, aufgrund von Verschmutzung, Korrosion oder Zusammendrückung kann schnell auftreten, aber auch nach und nach die Dichtungsfähigkeit der Dichtung beeinträchtigen. Tritt schließlich ein Leck auf, das es dem Öl ermöglicht, das ausgestanzte Werkstück zu erreichen, so wird das Produkt unbrauchbar gemacht und es werden die Herstellungskosten, wie erwähnt, in die Höhe getrieben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei mechanischen Pressen mit Öldichtungen ein aktives Kontrollsystem zu schaffen, das eine Leckage des Öls und eine Benetzung des Werkstückes mit Öl unterbindet.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 gelöst.

Demgemäß wirkt ein Ölkontrollmechanismus dahingehend, daß er über die Kolbendichtung hinaus ausgetretenes Öl unter Vakuum setzt und zu einem Ölsumpf absaugt.

Die Maßnahme gemäß Anspruch 2, nämlich das Vorsehen eines ringförmigen Ölablasses unterhalb der Öldichtung, sorgt dafür, daß Öl aus dem Bereich der Dichtung abgesaugt wird, außerdem eine gewisse Menge von Umgebungsluft. Ein Vakuumerzeuger mit einem luftbetriebenen Ejector erzeugt das Öl abziehende Vakuum innerhalb der Abzugsöffnung. Durch Verändern der dem Ejector zugeführten Luftmenge läßt sich das in der Ablaßöffnung erzeugte Vakuum variabel einstellen.

Ein Vorteil des Ölkontrollsystems gemäß der Erfindung besteht darin, daß die Kontrolle von Lecköl solange durchgeführt wird, wie Luft zugeführt wird. Kontrolle und Erfassen des Öles hängt nicht mehr von der Unversehrtheit der Dichtung als ganzen ab.

Ein weiterer Vorteil des Ölkontrollsystems gemäß der Erfindung besteht darin, daß die Abfuhr von Öl vom Kolben nach dem Durchtreten durch die Dichtung erfolgt. Die Ölabzugsfunktion der Erfindung erhöht keineswegs die Reibung und die am Kolben auftretende Wärme, so daß eine stabile Parallelität von Schlitten und Bolster sichergestellt ist.

Ein weiterer, durch die Erfindung herbeigebrachter Vorteil besteht darin, daß die Kontrolle der Öl-Leckage nicht von der Bauart der Dichtung abhängt. Es können die unterschiedlichsten Dichtungen mit den unterschiedlichsten Pressen-Geometrien angewandt werden.

Es ist zweckmäßig, dafür zu sorgen, daß der das Lecköl abtransportierende Luftstrom je nach der Leckölmenge eingestellt werden kann.

Die Erfindung ist anhand der Zeichnung näher erläutert. Darin ist im einzelnen folgendes dargestellt:

Fig. 1 ist eine Aufrißansicht einer mechanischen Presse mit einer Vakuum-induzierten Ölkontrollvorrichtung gemäß der Erfindung.

Fig. 2 ist eine Schnittansicht des Öldichtungs- und Ablaßgehäuses der mechanischen Presse.

Fig. 3 ist eine Schnittansicht der Ablaßverrohrung und des Strahlpumpenmechanismus.

Fig. 4 ist ein Blockschaltbild der Pneumatik und der Vakuumschaltung des Systems.

Die in Fig. 1 gezeigte mechanische Presse 10 weist ein Querhaupt 12 auf, ein Bett 14 mit einer Bolstereinheit 16, ferner Säulen 18, die Querhaupt 12 mit Bett 14 verbinden. Die Säulen 18 sind mit der Unterseite des Querhauptes 12 und der Oberseite des Bettes 14 verbunden oder mit diesen Teilen einteilig. Nicht dargestellte Zugstangen erstrecken sich durch Querhaupt 12, durch die Säulen 18 sowie durch Bett 14 hindurch und sind an jedem Ende mit Zugstangenmuttern befestigt. Dem Bett 14 sind Füße 24 angeformt, die über stoßdämpfende Puffer 28 am Fußboden 26 der Werkstatt befestigt sind. Ein Schlitten 30 ist zwischen den Säulen 18 angeordnet - siehe Fig. 1. Schlitten 30 läuft innerhalb der Presse 10 unter der Einwirkung des Hauptantriebsmotors 32 hin und her, der seinerseits am oberen Teil des Querhauptes 12 befestigt ist. An den Hauptantriebsmotor 32 ist über einen nicht dargestellten Riementrieb eine hydraulische Kupplungs-Brems-Kombination (nicht gezeigt) bekannter Bauart vorgesehen, um das von Motor 32 auf Schlitten 30 übertragene Drehmoment zu regeln. Die hydraulische Kupplungs-Brems-Kombination ist am Schlitten 30 mittels einer Kurbelwelle 38 befestigt, die über eine Pleuelstange 36 mit dem Kolben 34 in Triebverbindung steht.

Die Ausdrucksweise "Kolben" bezeichnet im Rahmen dieser Beschreibung ganz allgemein jegliches Element, das innerhalb eines anderen gleitet oder hin- und hergeht. Insbesondere bedeutet der Ausdruck "Antriebskolben" Teile des Schlittens 30, die parallel zur Gleitbewegung verlaufen und an der Pleuelstange 36 befestigt sind.

Beim Stande der Technik wird ein Dichtungselement verwendet, das den Antriebskolben umgibt, um Schmieröl zurückzuhalten oder abzuleiten, das möglicherweise von dem Pressen-Querhaupt herangeführt wird. Wie in Fig. 2 gezeigt, ist der Antriebskolben 34 innerhalb des Kolbengehäuses 42 zwecks hin- und hergehender Bewegung angeordnet. Kolbengehäuse 42 ist normalerweise am Querhaupt befestigt. Zwischen Kolbengehäuse 42 und Antriebskolben 34 ist eine Führungsbuchse 43 vorgesehen, um einen richtigen Abstand zwischen Antriebskolben 34 und Kolbengehäuse 42 aufrechtzuerhalten. Eine Dichtung 40 dichtet den Antriebskolben 34 gegen ein Kolbendichtungsgehäuse 44 ab. Dichtung 40 sitzt in einer Dichtungsnut 37. Eine Mehrzahl von Sekundärdichtungen 45 ist zwischen Metall-Metall- Flächen der Presse 10 eingesetzt - siehe Fig. 2.

Gemäß einem speziellen Ausführungsbeispiel der Erfindung wird ein Ölkontrollsystem 39 vorgesehen, das ein Vakuum um den Antriebskolben 42 in der Nähe der Dichtung 40 schafft, um jegliches Öl aufzufangen, das über die Dichtung 40 hinausgelangt. Wie in Fig. 2 gezeigt, ist am Kolbendichtungsgehäuse 44 mittels Schrauben 48 ein zusätzliches Kolben-Vakuum-Gehäuse 46 befestigt. Ein Ölsammel-Ringraum 47 ist in Bohrung 52 des Kolben-Vakuum- Gehäuses 46 um den Antriebskolben 34 herum angeordnet. Dieser Ringraum 47 fängt zunächst Lecköl auf, und zwar durch Vakuum, das an den Ringraum angeschlossen wird.

Innerhalb des Kolben-Vakuum-Gehäuses 46 ist ein Kanal 50 vorgesehen, der eine leitende Verbindung zwischen Ringraum 47 und einem Vakuumerzeuger herstellt. Wie in Fig. 2 weiterhin gezeigt, kann Bohrung 52, in welcher Antriebskolben 42 hin- und herläuft, eine Anfasung 54 aufweisen. Hiermit wird sichergestellt, daß ein genügend großer Strom Umgebungsluft eintritt, um Lecköl, das über die Dichtung 40 hinausgetreten ist, leichter in Kanal 50 und in das übrige System einzusaugen.

Bohrung 52, die sich zwischen Ringraum 47 und der Unterkante des Kolben-Vakuum-Gehäuses 46 oder der Anfasung 54 befindet, ist besonders bemessen, um die richtigen Bedingungen zum Absaugen von Lecköl von Dichtung 40 und Antriebskolben 34 zu schaffen. Die Luft zwischen Bohrung 52 und Antriebskolben 34 beträgt an dieser Stelle etwa 0,2 bis 0,3 mm, am besten 0,25, um einen möglichst gleichmäßigen, von Vakuum induzierten Luftstrom um Kolben 34 und nach oben zum Ringraum 47 zu erzeugen. Das Ölkontrollsystem in dieser Gestaltung arbeitet äußerst wirksam bei 25,4 mmHg.

Zwischen Dichtungsnut 37 und Ringraum 47 sind mehrere Verbindungsbohrungen 51 vorgesehen, um eine leitende Verbindung zwischen den beiden genannten Teilen herzustellen. Die einzelne Belüftungsbohrung 51 trägt dazu bei, daß Dichtung 40 in Dichtungsnut 37 sitzt, und zwar dadurch, daß die in Nut 37 eingeschlossene Luft hierdurch entweichen kann. Das in Ringraum 47 erzeugte Vakuum verringert den Druck in Nut 37, und zieht damit den unteren Teil von Dichtung 40 strammer gegen den Grund der Nut 37 hin. Durch Verbindungsbohrung 51 kann auch Öl hindurchgesogen werden, um die Stabilität und den Sitz der Dichtung zu verbessern. Während einer Dichtungsleckage wandert ein Hauptteil des Leckageöls entlang der Mantelfläche des Antriebskolbens 34 nach unten und wird direkt in Ringraum 47 gesammelt.

Öl und Luft, die in Kanal 50 eingesogen werden, gelangen zum Vakuumerzeuger 16 und zum Druckölbehälter 56 - siehe Fig. 4. Der durch Vakuum induzierte Luftstrom durch Kanal 50 hindurch kann durch jegliche Vorrichtung erzeugt werden. Bei der besonderen Ausführungsform gemäß Fig. 3 hat sich eine Strahlpumpe 60 als am zuverlässigsten und wirksamsten erwiesen.

Strahlpumpe 60 benutzt komprimierte Luft von einer Luftquelle 62 - siehe Fig. 4 -, die durch einen Drucklufteinlaß 64 in einen Kanal 66 einströmt, der seinerseits nach Art einer Venturi-Düse aufgebaut ist. Strahlpumpe 60 (oder Ejector) beinhaltet weiterhin zwei Einlässe 68 und 70, die jeweils um einen besonderen Antriebskolben 34 herum an Kanal 50 angeschlossen sind. Am besten sind zwei Kanäle 50 jeweils an Ringraum 47 angeschlossen.

Es wird durch Einlaß 64 des Ejectors 60 komprimierte Luft geringen Druckes eingelassen, am besten zwischen 1 und 60 lbs pro in² (= 0,007 bis 0,0042 kg/mm²). Die Venturi- Gestaltung des Ejectors 60 erzeugt einen Unterdruckbereich innerhalb der Einlässe 68 und 70. Dieser Unterdruck zieht Luft und Öl von Ringraum 47 durch Kanal 50 in Ejector 60 ein. Die kombinierte Strömung aus Öl und Luft (ein Öl- Aerosol) aus den Lufteinlässen 68 und 70 tritt aus Ejector 60 durch Auslaßrohr 72 bei einem Druck aus, der niedriger als der an den Einlässen 68 und 70 ist, jedoch höher als der Atmosphärendruck.

Auslaßrohr 72 befindet sich innerhalb eines Hauptablaßrohres 74. Luft und Öl, die aus Auslaßrohr 72 austreten, strömen zum Boden des Hauptablaßrohres 74. Dabei wird der größere Teil des erzeugten Hochgeschwindigkeits- Öl-Aerosols zum Pressensumpf-Ölbehälter 56 geleitet. Ölbehälter 56 ist an Hauptablaßrohr 74 über einen Ölkanal 75 angeschlossen - siehe Fig. 4 -, um das im Aerosol-Strom enthaltene Öl abzuscheiden. Die Abführung des eingeschlossenen Öles erfolgt einfach dadurch, daß das Aerosol auf die flüssige Ölfläche im Ölbehälter 56 aufprallt. Nachdem das Öl im wesentlichen vom evakuierten Aerosol durch den Ölbehälter entfernt wurde, liegt nunmehr Abluft vor.

Entlang eines seitlichen Teiles des Hauptablaßrohres 74 befindet sich ein Luftauslaß 78 zum Ablassen der Hochgeschwindigkeits-Abluft in Ablaßleitung 74. Wie in Fig. 3 gezeigt, befindet sich am entfernten Ende des Luftauslasses 78 ein Luftabscheider 80, um sicherzustellen, daß jegliches mit der Abluft mitgeschleppte Öl entfernt wird. Das System 39 ist derart aufgebaut, daß Öl im Hochgeschwindigkeits-Öl-Aerosol, welches dem Ölbehälter 56 von Hauptablaßrohr 74 zugeleitet wird, im Ölbehälter 56 niedergeschlagen wird. Dabei kann jedoch Abluft bei einem Druck von nahezu Null, d. h. von weniger als 2 psi, entweichen.

Das in Fig. 4 gezeigte Blockschaltbild betrifft ein System, das von einem Antriebskolben 34 verwendet wird. Um die Erfindung zuverlässig und wirkungsvoll einzusetzen, wird ein Ejector 60 an jeden Antriebskolben 34 der Presse 10 angeschlossen, um sicherzustellen, daß dann Öl abgezogen wird, wenn eine Öl-Leckage auftritt. Durch Verwenden eines einzigen Ejectors 60 pro Antriebskolben 34 läßt sich das System derart gestalten, daß der Luftstrom nicht an eine Stelle geringeren Widerstandes wie ein Abzugsgehäuse geleitet wird, falls eine Dichtung 40 leck wird. Hierdurch wird ein Luftstrom geeigneten Durchsatzes und Druckes innerhalb des Systemes aufrechterhalten.

Durch Abziehen von Öl an verschiedenen Stellen im Ringraum 47 wird ein Öl-Leck bei sämtlichen Öl-Leckage-Mengen unter Kontrolle gehalten.

Der Luftstrom aus Quelle 62, welcher bei Vakuum-Ejector 60 verwendet wird, wird zweckmäßigerweise zu jedem Zeitpunkt aufrechterhalten, selbst dann, wenn die Presse 10 nicht läuft, so daß jegliches Lecköl aus dem Bereich der Dichtung 40 ständig abgeführt wird.

Wie im Blockschaltbild von Fig. 4 gezeigt, ist eine Druckluftquelle 62 an ein Ventil 82 angeschlossen, um den Luftstrom, der von Quelle 62 kommt und in das Ölkontrollsystem 39 eintritt, abzusperren. Ein Ventil 82 ist über einen Luftschlauch 84 mit einem Luftfilter 86 leitend verbunden. Sodann übernimmt ein Luftschlauch 88 die Verbindung zu einem Druckregler 90. Dieser Druckregler ist von bekannter Bauart. Er ermöglicht es, den Luftdruck im Ölkontrollsystem zu verändern. Der Bedienungsmann der Presse kann den Luftdruck durch einen entsprechenden Luftdruckmesser 82 überwachen, der mit Druckregler 90 mittels eines Luftschlauches 94 in Reihe geschaltet ist. Über Luftschlauch 94 gelangt Druckluft in Schlauch 96 und weiterhin zu Lufteinlaß 64 des Ejectors 60.

Wie in Fig. 4 weiterhin gezeigt, kann Luftschlauch 96 an einen Abzweig 98 anschließen, der Druckluft anderen Ejectoren 60 zuführt, siehe Block 99.

Während des Betriebes arbeitet das Ölkontrollsystem 39 beispielsweise wie folgt: Während des Betriebes der Presse 10 wird Drehmoment aus Motor 32 über die Kurbelwelle 38 eingeleitet, so wie schematisch in Fig. 4 angedeutet. Der Umlauf der Kurbelwelle 38 wird über die Pleuelstange 36 in eine hin- und hergehende Bewegung des Antriebskolbens 34 umgesetzt. Dichtung 40 dichtet den Antriebskolben 34 gegen die Gehäuse 44 und 46 ab.

Jegliches Öl, das über die Dichtung 40 entlang der Mantelfläche von Antriebskolben 34 hinausgelangt, wird in Ringraum 47 aufgefangen, der an Kanal 50 angeschlossen ist. Druckluft aus Druckluftquelle 62 tritt durch Ventil 82, Filter 86 und Regler 90 hindurch und wird in Ejector 60 injiziert. Durch den von Ejector 60 erzeugten Venturi- Effekt wird in Kanal 50, der an Ejector 60 über die Einlässe 68 und 70 angeschlossen ist, ein Unterdruck erzeugt. Ein Öl-Luft-Gemisch, das durch Kanal 50 hindurchströmt, strömt durch Auslaßrohr 72 hindurch.

Das in der Luft in Auslaßrohr 72 eingeschlossene Öl fällt bei Auftreffen auf den Boden des Hauptablaßrohres 74 aus, oder beim Auftreffen auf das in Ölbehälter 76 enthaltene Öl. Die Luft ist nunmehr im wesentlichen frei von eingeschlossener Luft. Sie gelangt durch Luftauslaßrohr 78 durch einen Luftabscheider oder ein Filter 80 zurück in die Atmosphäre.

Aus Fig. 4 erkennt man weiterhin, daß ein Unterdruckmesser 100 an Kanal 50 angeschlossen sein kann, um den von Ejector 60 erzeugten Unterdruck zu messen.

Der Öl transportierende Luftstrom kann auf unterschiedliche Leckage-Mengen an den Dichtungen 40 durch Öffnen und Schließen von Ventil 82 eingestellt werden. Eine Ölkontrolle herrscht solange, als Druckluft zugeführt wird. Die erfindungsgemäße Ölkontrolle hängt nicht von einer völligen Unversehrtheit der Dichtung oder vom Eingreifen des Bedienungsmannes der Presse ab.

Je nach der Art der in der Presse 10 bearbeiteten Werkstücke kann es notwendig sein, in Kanal 50 ein Luftfilter einzubauen, um eine Verschmutzung des Pressenwerkzeuges (Gesenkes) oder des Schlittens 30 zu verhindern, die zum Ölbehälter 56 gelangen würde.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Ölkontrollmechanismen beschränkt, welche im Querhaupt einer Presse angeordnet sind. Je nach Größe der Presse 10, der erforderlichen Pressenleistung und der unterschiedlichen Betriebsmechanismen können auch andere Stellen zum Anordnen des Ölkontrollsystems 39 vorgesehen werden.

Claims (8)

1. Presse mit einer Rahmenkonstruktion, umfassend ein Querhaupt (12) und ein Bett (14), mit einem Schlitten (30), der in der Rahmenkonstruktion geführt ist, um relativ zum Bett hin- und herzugehen und der einen Antriebskolben (34) aufweist, mit einem Antriebsmechanismus (32), der an der Rahmenkonstruktion befestigt ist, um zusammen mit dem Schlitten hin- und herzugehen, mit einer den Antriebskolben umgebenden Dichtung (40) zum Verhindern einer Ölwanderung vom Antriebskolben zum Schlitten, gekennzeichnet durch einen Ölkontrollmechanismus (46, 47, 50), der die Dichtung (40) umgibt, um Leckage-Öl von der Dichtung und vom Antriebskolben abzusaugen.

2. Presse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ölkontrollmechanismus einen Ölsammel-Ringraum (47) aufweist, der den Antriebskolben umgibt, und der zum Zwecke des Auffangens bzw. Absaugens von Leckage-Öl unter Unterdruck gesetzt werden kann.

3. Presse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ölkontrollmechanismus weiterhin einen luftbetriebenen Ejector (60) aufweist, der an den Ringraum (47) angeschlossen ist, und daß der Ejector (60) einen Unterdruck im Ringraum (47) erzeugt, um Leckage-Öl von der undichten Dichtung in den Ringraum (47) und in den Ejector (60) zu saugen.

4. Presse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ablaßöffnung (47) im Bereich der Dichtung angeordnet und ein luftbetriebener Ejector (60) an die Ablaßöffnung (47) angeschlossen ist, und daß der Ejector einen Unterdruck in der Ablaßöffnung aufweist, um Leckage-Öl von der undichten Dichtung abzusaugen.

5. Presse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ejector (60) von Druckluft betrieben ist.

6. Presse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ölkontrollmechanismus die folgenden Elemente aufweist:
Einen Generator (60), der mittels eines Luftkanales an die Ablaßöffnung angeschlossen ist, und der einen luftbetriebenen Ejector mit einer Venturi-Düse (66) aufweist, die in ein Ablaßrohr (74) einmündet, wobei der Ejector einen Unterdruck zum Abziehen von Leckage­ Öl aus der Dichtung durch den Kanal hindurch, in den Generator und in das Ablaßrohr erzeugt, um die Öl- Leckage nach der Dichtung unter Kontrolle zu bringen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Vakuum-Generator mit Druckluft arbeitet, die durch die Venturi-Düse hindurchströmt, um einen Unterdruck zu erzeugen.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck der Druckluft von einem Regler (90) geregelt wird, um das vom Vakuum-Generator erzeugte Vakuum zu regeln.