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Druckmittelsteuerung für Pressen mit einer Kupplung und einer Bremse
Die Erfindung betrifft eine Druckmittelsteuerung für Pressen mit einer Kupplung und einer Bremse, deren Hilfszylinder über zwei in ihrer Auslösung voneinander abhängige Umschaltventile an die Druck- mittelzu-bzw.-ableitung anschliessbar sind, wobei zur Verhinderung einer Überschneidung des Bremsund Kupplungsvorganges die Umschaltung der Umschaltventile mit einer gegenseitigen zeitlichen Verzögerung erfolgt, die jedoch nicht durch vorübergehende Drosselung in der Druckmittelhauptleitung erfolgen darf.
Es ist für solche Steuerungen bekannt, dass der Druckbedarf der Kupplung gegenüber dem der Bremse Unterschiede in der Form aufweisen kann, dass beispielsweise die Bremse einen höheren Federrückdruck aufweist, so dass z. B. ein Druckmitteldruck von 2, 5 atü benötigt wird, während der Druck für die Kupplung in der Regel unter 1 atü liegt, wobei auch ein unterschiedliches Füllvolumen vorhanden ist. An solchenSteuerungenwird nun die Forderung gestellt, dass bei gleichzeitiger Ein- und Abschaltung der Bremse und Kupplung während dieses Schaltvorganges eine zeitliche Verschiebung zwischen den nun selbsttätig einsetzenden beiden Schaltvorgängen (Kupplung und Bremse), als Verzögerung zwischen der Auslösung der Kupplung und Einrückung der Bremse vorliegt, ohne dass eine Überschneidung stattfindet.
Es wurde bereits vorgeschlagen, solche Steuerungen in der Form auszuführen, dass veränderbare Drosselstellen in den Druckmittelhauptleitungen selbst dafür sorgen, dass bei einem gemeinsamen Einschalten der Zylinder von Kupplung und Bremse zunächst die Bremse gelöst wird, bevor die Kupplung einrückt, und dass bei einem gemeinsamen Abschalten der Zylinder erst die Kupplung gelöst wird, bevor die Bremse wieder neu eingerückt wird. Diese Steuerung hat jedoch nicht befriedigt, da grundsätzlich zwischen diesen Arbeitsfolgen beim Ein-und auch beim Abschalten eine zu grosse zeitliche Verzögerung vorhanden ist, bei deren Verkürzung unkontrollierbare Überschneidungen auftreten, die einen höheren Verschleiss der Kupplung und der Bremse ergeben. Falls man einen Kupplungs- und Bremsverschleiss verhindern will, ergibt sich ein Nachlauf der Presse, der zu hoch wird.
Es besteht in der Regel der Wunsch, den Nachlauf einer solchen Presse unterhalb von 90 mm zu halten, so dass also die Verzögerungszeit innerhalb der Schaltfolgen nicht beliebig gross gewählt werden kann.
Man war daher gezwungen, eine gewisse Erwärmung und einen gewissen Bremsverschleiss solcher Pressensteuerungen in Kauf zu nehmen, u. zw. besonders deshalb, weil bei einer Umschaltung einer solchen Steuerung zunächst die Bremse gelöst werden muss und sich hiebei in der Regel der höhere Federdruck solcher Lamellenbremsen auf die Umschaltzeit störend auswirkt. Dies rührt davon her, dass bei normalen Umschaltventilen für beide Einrichtungen die Kupplung in jedem Fall eingerückt wird, ehe die Bremse sich zu lösen beginnt, da ja der Federrückdruck bei einer solchen Bremse in der Regel wesentlich höher liegt.
Umgekehrt bedeutet aber ein solcher erhöhter Federrückdruck einer Bremse beim Abschalten, dass das für die Steuerung der Bremse benötigte Druckmittel, beispielsweise Druckluft, infolge der Federwirkung schneller zur Ausstossung veranlasst wird, als in der Kupplung, da ja in der Regel auch Unterschiede der Füllvolumen zwischen beiden Maschinenteilen bestehen.
Beim gemeinsamen Einschalten der Bremse und Kupplung einer Pressensteuerung, die in der Regel über normale Umschaltventile mit magnetischer Auslösung durchgeführt werden, ist es also nicht möglich, diese Steuerzeiten genau festzulegen, da die für derartige Verzögerungszeiten bisher verwendeten Steuer-
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mittel nicht ausreichen. Man hat bei Verwendung normaler einstellbarer Düsennadeln für die Drosselung nicht erkannt, dass bereits ganz geringfügige Abweichungen innerhalb der von Hand vorzunehmenden beiden Einstellvorgänge wohl genügen, die geforderte Verzögerung zu ermöglichen, diese aber so zeitlich in dem Überschneidungsbereich verschoben wird, dass entweder die Kupplung noch nicht einwandfrei ausgerückt ist, bevor die Bremse bereits schon einsetzt und umgekehrt.
Es hat sich gezeigt. dass derartige Ein- stellvorgänge von Hand mit Hilfe von einstellbaren Drosselstellen dann nicht mehr durchführbar sind, wenn eine hohe Umschaltgenauigkeit und nur ein bestimmter geringer Nachlauf gefordert wird, sofern er z. B. zwischen 60 und 80 mm liegen soll, um die notwendigen Sicherheitsbestimmungen zu gewährleisten.
Die Erfindung setzt sich nun zum Ziel, die Umschaltung einer Bremse und einer Kupplung einer solchen Pressensteuerung innerhalb verschieden geforderter Verzögerungszeiten bei einem geforderten Nachlauf in einer vorgeschriebenen Grössenordnung ohne jede Überschneidung einheitlich einzuhalten, ohne dass von Hand in diese einmal gewählten Verzögerungszeiten, z. B. durch besondere kontinuierliche Einstellvorgänge, zusätzlich im Sinne einer Verschiebung dieser Verzögerung in den Überschneidungsbereich der Kupplung und Bremse eingegriffen werden kann.
Gemäss der Erfindung wird dies dadurch erreicht, dass zur Steuerung des Druckmitteldurchganges in den beiden durch das Druckmittel verschiebbaren Umschaltventilen an die Druckmittelzu-bzw.-ab- leitung anschliessbare, elektromagnetisch betätigte Mehrweghilfsventile vorgesehen sind, wobei in der Zuleitung zu dem der Bremse zugeordneten Hilfsventil und in der Ableitung von dem der Kupplung zugeordneten Hilfsventil je ein Drosselorgan mit einem, von einem festen Mindestquerschnitt an stufenweise einstellbaren Durchgang angeordnet ist, das zur Einstellung einer bestimmten überschneidungsfreien Verzögerung mit aussen angebrachten Symbolen versehen ist. Dabei brauchen diese Symbole keinen genauen Aufschluss darüber zu geben, welche Düsenquerschnitte für die Bremse und für die Kupplung jeweils vorgesehen sind.
Die Grösse der Durchgänge innerhalb jedes Drosselorgans, u. zw. zunächst jene des grössten Durchganges wird durch Versuche festgelegt, da diese die kleinste zulässige Verzögerungszeit von beispielsweise 1/10 000 sec bei einer Überschneidung von Null ergibt, während beim kleinsten Durchgang diese Verzögerungszeit beispielsweise bis auf 1/500 sec heraufgeht. Man hat auf diese Weise die Möglichkeit, die Verzögerung der Ein- und Ausschaltung der Kupplung und Bremse beispielsweise in vier Zeiten innerhalb dieses Bereiches gleichmässig oder auch ungleichmässig zu verteilen. Man kann z.
B. bei Einschaltung die Verzögerungszeit an der Bremse gegenüber der Kupplung innerhalb der gegebenen und festgelegten Grenzen entsprechend der Anzahl der Durchgänge oberhalb des grössten Durchganges trotzdem verändern, da es nicht mehr möglich ist, in den Überschneidungsbereich einzustellen.
Man kann den Nachlauf einer solchen Presse beim Abschaltvorgang in sehr viel engeren Grössenordnungen festlegen. Der Kupplungsverschleiss und vor allem der Verschleiss der Bremse geht wesentlich zurück und die Betriebssicherheit und die Lebensdauer einer solchen Steuerung wird verbessert. Durch die erfindungsgemässe Ausgestaltung wird es sogar ermöglicht, bei einer neu belegten Kupplung und/oder Bremse und z. B. einem gewünschten Wert von Null für die Überschneidung der Kupplung und/oder Bremse nur die ursprüngliche Grundeinstellung der Durchgänge zu wählen, um die gleichen Schaltzeiten zu gewährleisten, da. die Kupplungs- und Bremstoleranzen nicht in Erscheinung treten.
Besteht in an sich bekannter Weise jedes Drosselorgan aus einem mit einem Ventilsitz versehenen Gehäuse und einem in diesem mittels einer im Gehäuse drehbar gelagerten Mutter längsverschiebbaren, an seinem Ende mit einem Dichtungskegel versehenen Düsenkörper, dann ist es vorteilhaft, wenn zur Sicherung gegen Verdrehen der Düsenkörper an einem Bund einen Ausschnitt aufweist, und am Gehäuse ein in diesen Ausschnitt eingreifender Zapfen vorgesehen ist.
Ferner ist es zweckmässig, wenn der Düsenkörper einen auswechselbaren, die Düsenöffnungen aufweisenden Einsatz besitzt.
Durch die erfindungsgemässe Ausgestaltung ist bei einfachem und übersichtlichem Aufbau sicherge- stellt, dass eine vollständige Absperrung des Drosselorgans unterbleibt und dass je eine Reihe von Zwischenstellungen ebenfalls fest einander zugeordnet sind, so dass über die kleinste und grösste Verzögerung hinaus Einstellfehler nicht mehr auftreten.
In der Zeichnung ist eine beispielsweise Ausführungsform einer erfindungsgemäss ausgebildeten Steuerung dargestellt, u. zw. zeigen Fig. 1 einen Teilschnitt durch die Einrichtung, Fig. 2 vier Schaltdiagramme a-d hievon, Fig. 3 einen Längsschnitt durch einen Düsenkörper und Fig. 4 eine Draufsicht auf denselben.
Die Bremse B eines Pressenantriebes ist mit 1 und die Kupplung K mit 2 bezeichnet, und beide Organe sind über Leitungen 3 bzw. 4 über Umschaltventile 6 bzw. 7 an die Druckmittelzu-
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leitung 5 angeschlossen. Die Umschaltventile 6 und 7 sind dabei als Mehrwegventile ausgebildet.
Es werden hiefür Umschaltventile verwendet, die mit Hilfe eines Arbeitskolbens 8 nur mittelbar betätigt werden, u. zw. mit Hilfe je eines von der Druckmittelzuleitung 5 abgezweigten Hilfskreislaufes 9 und 10, der über je ein elektromagnetisch betätigtes Mehrweghilfsventil 11 und 12 gesteuert wird. Hilfsventil 11 und 12 werden über ihre Elektromagnete 13 gemeinsam ein-und ausgeschaltet. Auf diese Weise werden sowohl das Umschaltventil 7 für die Bremse 1 als auch jenes 6 für die Kupplung 2 gleichzeitig ein-und gleichzeitig abgeschaltet.
In der in Fig. 1 gezeichneten Stellung sind die Elektromagnete 13 nicht erregt. Die Mehrweghilfsventile 11 und 12 sind, z. B. bei Druck in der Druckmittelzuleitung 5, durch den abgezweigten Hilfskreislauf 9 und 10 oder durch Federn geöffnet, Es schiebt dabei der Druck in den Arbeitsräu- men 14 der Umschaltventile 6 und 7 deren Ventilteller 16 nach unten, und beide Ableitungen 15 sind im Sinne einer Entlüftung mit der Bremse bzw. der Kupplung verbunden. Wird jetzt die Pressensteuerung durch gleichzeitige Erregung beider Elektromagnete 13 eingeschaltet, dann werden die Mehrweghilfsventile 11, 12, die gleichzeitig die Magnetanker bilden können, in die untere Stellung übergeführt :, und die Druckmittelableitungen 17 werden geöffnet.
Auf diese Weise werden die Arbeitsräume 14 entlüftet, und die Kupplung und die Bremse an die Druckmittelzuleitung 5 angeschlossen, da die Arbeitskolben 8 durch den Gegendruck in der Druckmittelzuleitung 5 in die obere Stellung gehen. Die Bremse erhält Druck und wird sofort gelöst, während die Kupplung erst später zur Einrückung gelangt, da der Druckabbau im Arbeitsraum 14 verzögert wird.
Um bei einem solchen Einschaltvorgang eine bestimmte geforderte Verzögerung einzuhalten, ohne dass diese zu einer Überschneidung führt, ist in der Druckmittelzuleitung 10 zu dem Umschaltventil 7 für die Bremse eine auf die'kleinste zulässige Verzögerung begrenzte feste Drosselstelle vorgesehen, u. zw. in Form einer Düse 18, die aussen Markierungen 19 aufweist. In dem Ausführungsbeispiel besteht diese Düse 18 aus einem rohrförmigen Düsenkörper 31, der auf seinem Umfang vier verschiedene Düsenöffnungen trägt.
Auf dem äusseren Griffteil'32 dieser Düse 18 befinden sich dann die Markierungen 19, beispielsweise Zahlenangaben 1 - 4. In der Druckmittelableitung 17 des Kupplungshilfsventils 12 ist eine gleiche Düse 18' vorgesehen, die ebenfalls Düsenöffnungen aufweist, welche aber andere Abmessungen haben können, ohne dass dies innerhalb der Pressensteuerung die Bedienungsperson wissen muss.
Lediglich aussen auf dem Griffteil 32'dieser Düse 18'befinden sich gleiche Symbole, beispielsweise auch Zahlenangaben 1 - 4, so dass es bei einem bestimmten geforderten Verzögerungswert innerhalb der Pressensteuerung nur noch notwendig ist, jede Düse 18 und 18' auf den gewünschten Wert von beispielsweise 2 einzustellen, wodurch man auf diese Weise eine diesen beiden Düsen zugeordnete, immer gleichbleibende Verzögerung erhält. Durch Festlegung der grössten Düsenöffnung auf eine zulässige Verzögerung von z. B.
Null und einer kleinsten-Düsenöffnung für die zu- lässige grösste Verzögerung ist es jetzt nicht mehr möglich, aus diesem vorgesehenen Bereich gewollt oder ungewollt herauszuwandern, so dass weder eine Überschneidung noch eine Änderung des Nachlaufes der Presse eintritt.
Wird jetzt die Pressensteuerung durch gemeinsame Auslösung der beiden Elektromagnete 13 eingeschaltet, dann wird zunächst die Bremse sofort geöffnet, da die Druckmittelableitung 17 vollkommen frei ist. Die Kupplung kann jedoch nicht gleich mit eingerückt werden, da der Druckabbau aus dem Arbeitsraum 14 infolge der jeweils gewählten Düsen verzögert einsetzt. Bei Abschaltung tritt der umgekehrte Ablauf ein.
Wie genau die Steuerung nach der Erfindung ausführbar ist, wenn lediglich fest bemessen und genau aufeinander abgestimmte Düsen sowohl für das Bremsventil als auch für das Kupplungsventil Verwendung finden, ohne dass von aussen die Abmessungen dieser Düsen bekannt sein müssen, weil es lediglich genügt, ihre gegenseitige Zuordnung je nach Füllvolumen der Kupplung und Bremse z. B. durch Symbole aussen zu kennzeichnen, zeigen die Schaltdiagramm a-d in Fig. 2. Bei 20 werden beispielsweise die beiden Elektromagnete eingeschaltet, wogegen sie bei 21 abgeschaltet werden sollen. Bei Einschaltung der Magnete bei Punkt 20 beginnt die Bremse sich bei Punkt 21'zu lösen und ist bei 22 gelöst.
Der weitere Weg 23 ist dann die einwandfreie eingehaltene Verzögerung je nach der gewählten Ab- messung der Düsenöffnungen. Erst bei Erreichung des Punktes 24 beginnt dann die Kupplung zu schlie- ssen und ist bei Punkt 25 geschlossen. Diese Verzögerung z. B. entsprechend der kleinsten Düse zwischen den beiden Schaltvorgängen ist ohne Überschneidung eingehalten.
Bei Abschaltung beginnt sich bei Punkt 27 die Kupplung zu öffnen, und bei Punkt 28 ist die Kupplung geöffnet. Der Bereich 23 wird wieder als Verzögerungsbereich einwandfrei eingehalten, da die Bremse erst bei 29 anfängt zu schliessen und bei 30 endgültig geschlossen ist.
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In den Diagrammen b-d sind die Verzögerungswerte 23 für grössere Düsenabmessungen, bis zur grössten noch für eine Verzögerung Null zulässigen Düse dargestellt. Es ist möglich, die festen Verzögerungswerte fir Kupplung und Bremse innerhalb dieser für den Ein-und Ausschaltvorgang noch zu vertauschen.
Nach Fig. 3 befinden sich in dem Ventilgehäuse 51 die Druckmittelzuleitungen 9 und 10 zu den nicht dargestellten Hilfsventilen 11 und 12 nach Fig. 1. Die Druckmittelzu- und-ableitungen des Druckmittelhilfskreislaufes haben dabei die Aufgabe, die jeweiligen Arbeitskolben 8 in den beiden Umschaltventilen 6 und 7 wechselseitig zu schalten, so dass die gleiche Einrichtung ausser im Hilfskreislauf auch in einem der Abgänge des jeweilig zu schaltenden Hilfsventil vorgesehen ist. In diesem FallebildetdarindieLeitung 10 dieableitungdesieweiligenhilfsventils, diedannbei 9, z. B. bei einem gasförmigen Druckmedium ins Freie führt.
Der Düsenkörper 31 enthält einen fest begrenzten Durchgang 49 mit einem solchenQuerschnitt, dass er der grössten möglichen Verzögerung zwischen den beiden Umschaltventilen 6 und 7 entspricht.
Eine Unterschreitung dieses Durchganges ist also nicht mehr möglich. Der Düsenkörper 31 trägt an seinem Ende einen Dichtungskegel 33, mittels welchem er gegenüber einem Sitz 34 im Gehäuse 51 fest verschliessbar ist, und ist gegen das Gehäuse 51 mittels Abdichtungen 35 abgedichtet. Etwa in der Mitte ist er mit einem Bund 50 versehen, der an einer Stelle einen Ausschnitt 52 aufweist, in den ein im Gehäuse 51 angeordneter-Zapfen 36 eingreift, wodurch dem Düsenkörper 31 in dem
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de 39 einer Einstellmutter 38 so zusammenarbeitet, dass er bei Verdrehung der Einstellmutter 38 in axialer Richtung gegenüber seinem Sitz 34 verschoben wird. Dadurch werden zusätzlich zu dem fest begrenzten Durchgang 49 weitere Querschnittsänderungen und damit Änderungen im Durchgang des Druckmittels erreicht.
Um auch diese Änderungen des Druckmitteldurchganges unter Kontrolle zu bekommen, trägt die Einstellmutter 38 einen Flansch 40, der gegenüber dem Gehäuse 51, vorzugsweise einem Einsatzteilt 41 mittels Verriegelungsgliedern 42 in verschiedenen Stellungen verriegelt werden kann. Der Flansch 40 besitzt für diese Verriegelung auf dem Umfang verteilte Ausnehmungen 43, in die durch Federn 48 belastete Kugeln 42 als Verriegelungsmittel eingreifen. Diese Kugeln 42 in Verbindung mit dem Flansch 40 erlauben es. eine grössere Anzahl von Zwischenstellungen für die axiale Verschiebebewegüng des Düsenkörpers 31 vorzusehen und einzuhalten, da auf dem Umfang eines solchen Flansches mit hinreichender Genauigkeit die einzelnen Verriegelungsstellungen festlegbar sind.
AufdieEinstellmutter 38 ist noch eine Kappe 44 aufgestecktundmitdieserverschraubt. Siegeht in eine Scheibe 45 über, die lediglich einen Ausschnitt 46 am Rande trägt. Dieser Ausschnitt 46 gibt nach der jeweiligen Stellung unter dem Rand der Scheibe 45, vorzugsweise auf dem Gehäuseeinsatzteil 41 angebrachte Einstellsymbole 47 frei. Diese Symbole können Zahlen sein : es ist aber auch möglich.. Buchstaben oder ähnliche Symbole zu verwenden.
Durch die Einrichtung nach den Fig. 3 und 4 ist es möglich, sowohl bei ihrem Einbau in die Druck- mittelzu- bzw.-Ableitung derHilfsventile durch jeweilige Einstellung an der Kappe 44 sicherzustellen, dass beispielsweise bei Einstellung in der dargestellten Stellung 1 die grösste zulässige Verzögerungszeit nicht mehr überschritten werden kann, und dass bei jeder gewählten Zwischenstellung der Kappe 44 an den beiden Drosselkörpern auch die kleinste zulässige Verzögerungszeit bsi voller Öffnung des Düsen- körpers 31 nicht mehr unterschritten wird während alle beliebigen Zwischenstellungen entsprechend den gf-wählten Verrastungsstellmgen und den Symbolen 47 möglich sind, ohne dabei in den Überschneidungsbereich zwischen Kupplung und Bremse zu gelangen.
Anstatt den Düsenkörper 31 nur mittelbar über die Einstellmittel 37, 38 zu verschieben, kann dieser auch selbst im Gehäuse 51 oder in dem Einsatzteil 41 drehbar über ein Gewinde mit entsprechender Steigung verschoben werden, wobei die Verriegelungsmittel gegebenenfalls als Federn oder Kugeln in Aussparungen auf dem äusseren Rand des Flansches 40 eingreifen. In dem Ausfahrung-
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steuerungen zu verwenden, bei denen sowohl die Bremse als auch die Kupplung über je ein Doppelventil in Parallelschaltung zur Auslösung gelangen. In einem solchen Falle muss dann sowohl das Brems-als auch das Kupplungsdoppelventil in jedem zugeordneten doppelten Druckmittelhilfskreislauf eine entsprechende Drosselausführung aufweisen.
In einer Weiterbildung kann es sich empfehlen, die gewählte
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Drosselventil als einfaches Umschaltventil, u. zw. in Form eines sogenannten Zweistellungsventils ausgebildet wird, wenn nur zwei vorgegebene feste Verzögerungszeiten einzuhalten sind. Wichtig ist, dass mindestens die grösste Düsenöffnung, welche der kürzesten Verzögerung entspricht, festliegt.
Eine weitere, besonders zweckmässige Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes besteht darin, die Düsenkörper 31 mit auswechselbaren, die Düsenöffnungen aufweisenden Einsätzen zu versehen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Druckmittelsteuerung für Pressen mit einer Kupplung und einer Bremse, deren Hilfszylinder über zwei in ihrer Auslösung voneinander abhängige Umschaltventile an die Druckmittelzu-bzw.-ableitung anschliessbar sind, wobei zur Verhinderung einer Überschneidung des Brems- und Kupplungsvorganges die Umschaltung der Umschaltventile mit einer gegenseitigen zeitlichen Verzögerung erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass zur Steuerung des Druckmitteldurchganges in den beiden durch das Druckmittel verschiebbaren Umschaltventilen (6, 7) an die Druckmittelzu-bzw.-ableitung (5,10 bzw. 17) anschliessbare, elektromagnetisch betätigte Mehrweghilfsventile (11 bzw.
12) vorgesehen sind, wobei in der Zuleitung (9) zu dem der Bremse (1) zugeordneten Hilfsventil (11) und in der Ableitung (17) von dem der Kupplung (2) zugeordneten Hilfsventil (12) je ein Drosselorgan (18, 18') mit einem, von einem festen Mindestquerschnitt an stufenweise einstellbaren Durchgang (49) angeordnet ist, das zur Einstellung einer bestimmten überschneidungsfreienverzögerung mit aussen angebrachten Symbolen (19) versehen ist.