DE3520784A1

DE3520784A1 - Stickstoffbetaetigter zylinder fuer pressformen

Info

Publication number: DE3520784A1
Application number: DE19853520784
Authority: DE
Inventors: Bernard Joseph Dearborn Mich. Wallis
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1984-06-14
Filing date: 1985-06-10
Publication date: 1985-12-19
Also published as: GB2160294B; GB2160294A; JPS6123599A; JPH0351518B2; MX164820B; CA1236344A; US4572489A; GB8514957D0

Description

BESCHREIBUNG
Die Erfindung betrifft stickstoffbetätigte Preßformzylinder.
Beim Betrieb von Stanzpressen werden allgemein Matrizen-oder Formfedern in der Form von Strömungsmittelzylindern verwendet, die mit einem Verteiler verbunden oder an diesem montiert sind, der unter ziemlich hohem Druck stehenden Stickstoff enthält. Der häufig verwendete Stickstoffdruck beträgt 1000 psi (ca. 70,3 kg/cm2) oder mehr, da ein Zylinder von verhältnismäßig kleinem Durchmesser eine erheblich starke Kraft ausüben kann. Eine häufig verwendete Bauart einer stickstoffbetriebenen Zylindereinheit für Preßformen weist einen Außenzylinder mit einem unten offenen Ende auf, das in eine Öffnung des Stickstoffverteilers eingeschraubt ist. Im Zylinder ist ein Kolben gleitbar angeordnet, dessen Kolbenstange nach außen durch das entgegengesetzte Ende des Zylinders ragt. Der Durchmesser der Kolbenstange ist etwas kleiner als der der Zylinderbohrung, so daß eine enge ringförmige Kammer zwischen dem Außenumfang der Stange und der Bohrung des Zylinders gebildet wird.
Im Betrieb wird diese enge ringförmige Kammer gegen die Umgebungsatmosphäre durch eine Dichtung in der Zylinderbohrung abgedichtet, die auch das Eindringen von Verunreinigungen der Atmosphäre in den Zylinder verhindert, welche die Form (Matrize) umgibt. Die ringförmige Kammer ist auch gegen den Verteiler durch eine Dichtung um den Kolben herum abgedichtet. Nach einer gewissen Betriebszeit wird jedoch das Hochdruckgas im Verteiler unvermeidbar an der Dichtung am Kolben austreten und in die ringförmige Kammer gelangen, so daß diese Kammer unter Druck steht. Bei Formzylindern dieser Bauart weist der Kolben meist eine zentrale Expansions-Kompressionskammer auf, welche mit der ringförmigen Kammer in Verbindung steht und durch einen Gew:indestöpsel gegen den Verteiler abgedichtet ist.
Wenn die Zylindereinheit zu Wartungs- oder Ersatz zwecken ausgebaut werden soll, wird der Druck im Verteiler auf atmosphärischen Druck herabgesetzt. Da jedoch die ringförmige Kammer abgedichtet ist, bleibt sie unter Druck.
Wenn somit die Zylindereinheit vom Verteiler abgebaut wird, muß der Gewindestöpsel am Kolben losgeschraubt werden, um den Druck in der ringförmigen Kammer abzubauen, ehe der Kolben aus dem Zylinder ausgebaut werden kann. Diese Vorsichtsmaßnahme wird jedoch häufig durch das Wartungspersonal übersehen. Wenn versucht wird, den Kolben aus dem Zylinder auszubauen, ohne zuerst den Gewindestöpsel aufzuschrauben, kann der Druck in der ringförmigen Kammer den Kolben aus dem Zylinder mit verhältnismäßig starker Kraft heraustreiben und möglicherweise ernsthafte Verletzungen oder Schäden anrichten.
Die Aufgabe der Erfindung besteht somit darin, eine Preßformzylindereinheit zu schaffen, welche sicherstellt, daß die abgedichtete ringförmige Kammer automatisch druckentlastet wird, wenn der Verteiler zum Ausbau der Zylindereinheit vorbereitet wird.
In der erfindungsgemäßen Preßformzylindereinheit ist ein Abzugs- oder Entlüftungskanal in dem Abschnitt des Zylinders ausgeformt, der in die Verteileröffnung eingeschraubt ist, und der so angeordnet ist, daß der Druck in der ringförmigen Kammer vor dem Ausbau der Zylindereinheit aus dem Verteiler abgebaut wird, wenn der Verteilerdruck entlastet wird.
Die Erfindung ist nachstehend näher erläutert. Alle in der Beschreibung enthaltenen Merkmale und Maßnahmen können von erfindungswesentlicher Bedeutung sein. Die Zeichnungen zeigen: Figur 1 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße stickstoffbetriebene Preßformzylindereinheit, Figur 2 eine Ansicht wie Figur 1 mit Darstellung der unter Druck stehenden Einheit in einer Presse, in der der Preßstempel an seinem unteren Totpunkt angelangt ist, Figur 3 eine Teilbodenansicht des Zylinders.
Die stickstoffbetriebene Formzylindereinheit 10 weist einen Zylinder 12 mit einem mit Gewindegängen versehenen offenen Ende 14 auf, das in eine oeffnung eines Stickstoffverteilers 18 eingeschraubt ist. Der Verteiler 18 weist einen Kanal 20 auf, der mit dem unteren offenen Ende des Zylinders 12 über die Öffnung 16 in Verbindung steht. Der Zylinder 12 ist am Verteiler durch einen 0-Ring22 abgedichtet. Innerhalb der Bohrung 24 des Zylinders 12 ist ein Kolben 26 mit einer Kolbenstange 28 angeordnet, die aus dem anderen Ende des Zylinders herausragt. Der Durchmesser der Kolbenstange 28 ist ein wenig kleiner als der Durchmesser der Zylinderbohrung 24, wodurch zwischen beiden eine ringförmige Kammer 30 gebildet wird. Im Kolben 26 und der Kolbenstange 28 ist eine Zentralkammer 32 ausgeformt, deren oberes Ende einen Öldocht 34 enthält und deren unteres Ende mit einem Gewindestopfen 36 abgeschlossen und abgedichtet ist. Die Zentralkammer 32 steht mit der ringförmigen Kammer 30 über mehrere Radialkanäle 38 in Verbindung. Der Kolben 26 weist einen abwärts gerichteten Absatz 40, auf den eine ringförmige Dichtung 42 aufsitzt. Die Dichtung 42 kann von beliebiger Bauart sein wie eine herkömmliche schalenförmige Dichtung, deren Lippen nach unten und außen ragen und gegen die Bohrung 24 des Zylinders und die zylinderförmige Oberfläche 44 des Kolbens 26 abdichten. Unterhalb der Dichtung 42 ist ein Lager 46 angeordnet, das auf einem Druckputzen 48 gelagert ist. Die Dichtung 42 des Lagers 46 und der Druckputzen 48 werden von einem Sicherungsring 50 als Aggregat am Absatz 40 gehalten. Bin weiterer Sicherungsring 52 neben dem unteren Ende des Zylinders 12 begrenzt den Abwärtshub des Kolbens im Zylinder.
Eine Zylinderkappe 54 über dem oberen Ende des Zylinders 12 ist mit einem Gewinde 56 versehen. Die Kappe weist eine Mittelöffnung 58 auf, durch welche die Kolbenstange 28 herausragt. Das obere Ende des Zylinders 12 weist eine Aussenkung 60 auf, deren unteres Ende durch einen radial auswärts ragenden Absatz 62 gebildet wird, auf dem eine ringförmige Dichtung 64 gelagert ist, dessen Konstruktion gleich der der Dichtung 42 am unteren Ende des Zylinders sein kann. Die radiale innere Lippe der Dichtung 64 liegt dichtend und gleitend am Außenumfang der Kolbenstange 28 an, und die radiale äußere Lippe der Dichtung 64 steht mit der Aussenkung 60 in Eingriff. Zwischen der Dichtung 64 und der Unterseite der Kappe 54 ist im der Aussenkung 60 ein Lager 66 angeordnet, das im Gleitsitz gegenüber dem Außenumfang der Kolbenstange 28 angeordnet ist. Der Innendurchmesser des Absatzes 62 ist mindestens ein wenig größer als der Außendurchmesser der Kolbenstange 28, wodurch sich zwischen beiden ein ringförmiger Freiraum 68 ergibt.
Bei der Anordnung der Figur 1 ist der Kolben 26 in der Stellung gezeigt, die er einnimmt, wenn der Verteiler 18 nicht unter Druck steht. In diesem Zustand ist der Kolben in seiner untersten, voll zurückgezogenen Stellung, wobei der Druckputzen 48 am Sicherungsring 52 anliegt.
Wird der Verteiler unter Druck gesetzt, dann wirkt das Gas in ihm gegen das Unterende des Kolbens 26 und drückt diesen so weit aufwärts, wie eine Formstange 70 oder ein anderes Formteil es zuläßt, an dem das obere Ende des Kolbens 28 anliegt. Die Formstange 70 kann senkrecht in Abhängigkeit von der Hin- und Herbewegung des Preßstempels, in dem die Preßform angeordnet ist in beiden Richtungen verfahren werden. Wenn der Preßstempel aufwärts fährt, bewegt sich die Formstange 70 unter dem Druck des Kolbens 26 aufwärts, und, wenn der Preßstempel abwärts fährt, wird die Formstange 70 durch den Preßstempel gegen den aufwärts gerichteten Druck des Kolbens abwärts verschoben.
Die Ringkammer 30 verkürzt sich, wenn der Kolben aufwärts fährt und verlängt sich, wenn sich der Kolben abwärts bewegt. Daher wird die Gaskammer 30 in den zentralen Hohlraum 32 bei der Abwärtsbewegung des Preßstempels gedrückt, wobei sich das Gas in der Kammer 32 in die Kammer 30 hinein ausdehnt, wenn der Preßstempel abwärts fährt. Befindet sich der Preßstempel am unteren Totpunkt, dann befindet sich der Kolben 26 in der in Figur 2 gezeigten teilweise eingefahrenen Stellung, wo der Druckputzen 48 über dem Sicherungsring 52 liegt. Der Gewindeabschnitt 14 des Zylinders 12 weist einen sich radial erstreckenden Entlüftungskanal 72 auf, der sich von der Bohrung 24 bis zu der in Gewindegängen am unteren Endabschnitt des Zylinders radial nach außen erstreckt. Der Entlüftungskanal 72 ist so angeordnet, daß bei voll eingefahrenem Kolben 26 (Figur 1) das innere Ende des Kanals 72 mit der Bohrung 24 oberhalb der Dichtungslippen um die Unterkante der Dichtung 42 in Verbindung steht. Steht jedoch die Einheit unter Druck und der Preßstempel befindet sich am unteren Totpunkt (Figur 2), dann steht der Entlüftungskanal 72 mit der Bohrung 24 an einer Stelle in Verbindung, die mindestens etwas unterhalb der Dichtung 42 liegt. Somit steht der Entlüftungskanal 72 mit der ringförmigen Kammer 30 nur dann in Verbindung, wenn der Kolben wie in Figur 1 voll eingefahren ist. Befindet sich der Kolben in der Stellung der Figur 2, ist der Entlüftungskanal 72 gegen die ringförmige Kammer 30 abgedichtet und steht mit dem Verteilerkanal 20 über eine senkrechte Nut 74 in Verbindung, die sich durch Gewindegänge vom Kanal 72 zum unteren Ende des Gewindeabschnitts 14 erstreckt. Die Tiefe der Nut 74 ist vorzugsweise größer als die Tiefe der Gewindegänge.
Wenn die Zylindereinheiten 10 zunächst auf einem Verteiler montiert werden, steht dieser nicht unter Druck, und der Kolben 26 in jeder Einheit 10 ist meist in der voll zurückgezogenen Stellung der Figur 1. Wird der Verteiler mit Druckstickstoff aufgeladen, wird der Kolben 26 in der Bohrung 24 nach oben verschoben. Wenn jedoch der Kolben voll zurückgefahren ist, sobald Stickstoff in den Verteiler gelangt, strömt das Druckgas vom Verteiler durch die Nut 74 und den Kanal 72 in die ringförmige Kammer 30, bis der Kolben nach oben mindestens in die in Figur 2 gezeigte Stellung verfahren wird, in der die Verbindung zwischen dem Kanal 72 und der Kammer 30 unterbrochen ist.
Daher können zunächst die Kammern 30 und 32 etwas unter Druck gesetzt sein. Wenn beispielsweise der Verteilerkanal 20 mit Stickstoff von 1000 psi (ca. 70,3 kg/cm2) beschickt wird, kann der Druck in den Kammern 30,32 auf 200 oder 300 psi (ca. 14,1 oder 21,1 kg/cm2) ansteigen, ehe der Kolben genügend hoch verfahren wird, um die Verbindung zwischen dem Kanal 72 und der Ringkammer 30 zu unterbrechen. Nachdem die Einheit während einer längeren Zeit in einer Preßstanze arbeitete, ist es höchstwahrscheinlich, daß mindestens einiges Gas durch die Dichtung 42 strömt, so daß der Druck in den Kammern 30,32 auf einen Wert ansteigen kann, der sich dem Druck im Verteiler nähert.
Wenn eine Zylindereinheit 10 aus dem Verteiler zwecks Ersatz oder Reparatur ausgebaut werden muß, wird der Druck im Verteiler 10 an die Atmosphäre entlastet. Wenn der Druck im Verteiler herabgesetzt wird, fährt der Kolben 26 im Zylinder 12 nach unten, da zumindest anfänglich die Kammern 30,32 unter Druck bleiben. Sobald jedoch der Kolben nach unten in eine Stellung verfahren wird, in der die Lippen der Dichtung 42 unter dem Kanal 72 liegen, wird der Druckstickstoff in den Kammern 30,32 in den Verteiler über den Kanal 72 und die Nut 74 entlüftet.
Damit wird der Druck in diesen Kammern automatisch auf atmosphärischen Druck herabgesetzt ohne, daß der Stopfen 36 herausgeschraubt werden muß.

Claims

PATENTANSPRUCHE 1. Zylindereinheit zur Montage auf einem Verteiler für Druckstickstoff zum Aufbringen einer Druckkraft auf ein Formteil, das axial in Abhängigkeit von der Hin-und Herbewegung des Stempels einer Presse verschoben werden kann, in welchem die Form montiert ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zylinder (12) eine Bohrung (24) sowie ein außen verschraubtes offenes Ende (14) aufweist, das dichtend in Verbindung mit einer mit Gewindegängen versehenen Öffnung (16) des Verteilers (18) steht, ein Kolben (26) axial in der Bohrung (24) gleitet, der (26) eine Stange (28) an einem Ende aufweist, die sich axial nach außen durch das entgegengesetzte Ende des Zylinders (12) erstreckt, wobei das freie Ende der Stange (28) am Formteil (70) anliegt, daß der Durchmesser der Stange (28) kleiner ist als der Durchmesser der Zylinderbohrung (24), um dadurch eine ringförmige Kammer (30) zwischen der Stange (28) und der Bohrung (24) zu bilden, wobei der Kolben (26) eine ringförmige Dichtung (42) trägt, die gleitend mit der Bohrung (24) in Eingriff steht, und der Zylinder (12) eine ringförmige Dichtung (22) an seinem entgegengesetzten Ende aufweist, die gleitend mit dem Außenumfang (44) der Stange (28) in Eingriff steht, daß die Zylindereinheit (10) so angeordnet ist, daß die Stange (28) als Ergebnis des auf das entgegengesetzte Ende des Kolbens (26) durch die öffnung (16) aufgebrachten Verteilerdrucks (18) aus dem Zylinder (12) herausgedrückt wird, um diese Druckkraft an das Formteil (70) sowie in Abhängigkeit von der Bewegung des Preßstempels bis zu seinem unteren Totpunkt weiterzugeben, wobei der Kolben (26) in Innenrichtung des Zylinders (12) gegen die Druckkraft des Verteilerdrucks bis zu einer bestimmten teilweise eingefahrenen Stellung gedrückt wird, daß der Kolben (26) bis zu einer voll zurückgefahrenen Stellung innerhalb über die vorgegebene Stellung hinaus zurückgefahren werden kann, wenn der Druck in der Ringkammer (30) größer ist als der Druck im Verteiler (18) und, daß sich Kanäle (38,72) im Zylinder (12) zwischen der Bohrung (24) und dem offenen Ende (14) des Zylinders (12) erstrecken, wobei die Kanäle (38,72) die Bohrung (24) an einem Punkt auf der Seite der Stange (28) der ersterwähnten Dichtung (42) schneiden, wenn der Kolben (26) in voll zurückgefahrener Stellung steht, und auf der axial entgegengesetzten Seite der ersterwähnten Dichtung (42), wenn der Kolben (26) in teilweise zurückgefahrener Stellung steht.
2. Zylindereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (26) eine Zentralkammer (32) aufweist, welche mit der Ringkammer (30) in Verbindung steht.
3. Zylindereinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentralkammer (32) sich axial in den Kolben (26) hinein bis zu dessen entgegengesetztem Ende (14) erstreckt.
4. Zylindereinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Stopfen (36) die Zentralkammer (32) am entgegengesetzten Ende (14) des Kolbens (26) abdichtet.
5. Zylindereinheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Stopfen (36) in das entgegengesetzte Ende (14) des Kolbens (26) eingeschraubt ist.
6. Zylindereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Zylinderbohrung (24) bis zum offenen Ende (14) des Zylinders (12) erstreckt.
7. Zylindereinheit nach-Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Zylinderbohrung (24) axial in den Endabschnitt (14) des Zylinders (12) erstreckt, der von außen verschraubt ist (36).
8. Zylindereinhiit nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle (38,72) einen sich radial erstreckenden Kanal (38) im Abschnitt (14) des Zylinders (12) aufweisen, der von außen verschraubt ist (36).
9. Zylindereinheit nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle (38,72) einen zweiten Kanal (74) aufweisen, der sich axial vom radialen äußeren Ende des ersten Kanals (72) bis zum offenen Ende (74) des Zylinders (12) erstreckt.
10. Zylindereinheit nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß sich der zweite Kanal (74) axial durch die Gewindegänge (16) im verschraubten Ende (14) des Zylinders (12) erstreckt.