CH635274A5

CH635274A5 - Hydraulische schnittschlagdaempfung bei pressen.

Info

Publication number: CH635274A5
Application number: CH1098478A
Authority: CH
Inventors: Eckehart Schulze
Original assignee: Hartmann & Laemmle
Priority date: 1977-10-27
Filing date: 1978-10-24
Publication date: 1983-03-31
Also published as: DE2748145A1; GB2006918A; US4233872A; IT1099516B; JPS5472584A; DE2748145B2; DE2748145C3; IT7829069A0; JPS6113928B2; GB2006918B

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Schnittschlagdämpfung bei Pressen mit mindestens einem unter Solldruck stehenden, von einer Pumpe gespeisten Dämpfungszylinder, dessen Druckraum mit einem Dämpfungsventil verbunden ist. Beim Schneiden von Materialien baut sich der Pressdruck im ersten Drittel der zu schneidenden Materialstärke voll auf. Reisst dann das zu schneidende Material ab (Sollbruchverhalten), nimmt die Schneidkraft schlagartig ab, bei dämpfungslosen Pressen wird die ganze aufgespeicherte Energie in den Werkzeugen und im Maschinengestell nahezu trägheitslos frei. Damit ergibt sich eine sehr schnelle Relativbewegung zwischen Maschinenbett und Pressbär, der Entspannungsenergieverlauf erfolgt im ms-Bereich. Überaus starke Geräusche und hoher Verschleiss bei Presse und Werkzeug sind die Folge.

Um diesen Entspannungseffekt abzudämpfen und den negativen Pressenkraftverlauf zum Abfangen der be-6o schleunigten Massen zu verhindern, ist es bekannt, das Oberwerkzeug gegen das Unterwerkzeug durch hydraulische Dämpfungszylinder abzustützen. Diese Zylinder werden über einen elektronisch-hydraulischen Regelkreis so gesteuert, dass sie beim Durchbruch die vorher aufgebaute 65 Schnittkraft sofort übernehmen und über eine einstellbare Zeit hinweg langsam wieder abbauen. Im Regelkreis ist als Dämpfungsventil ein rotatorisches Servoventil vorgesehen. Die Notwendigkeit eines kompletten Regelkreises mit Ser-

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voventilen und nachgeschalteten Verstärkerstufen, Druckaufnehmern, elektronischen Bauteilen, Schaltwellen und kraftbewegten Blenden erfordert einen hohen Bauaufwand, die Störanfälligkeit ist gross.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine hydraulische Schnittschlagdämpfung zu schaffen, die einfach und preisgünstig gebaut und leicht, gegebenenfalls auch nachträglich, montiert werden kann und die funktionssicher bei geringer Verschmutzungsgefahr arbeitet.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, dass das Dämpfungsventil ein Verschiebeelement zur druckabhängigen Einstellung eines Drosselspaltes aufweist und das Verschiebeelement unter einer in Richtung auf Verengung des Drosselspaltes wirkenden Gegendruckbelastung steht. Ein besonders einfacher Aufbau ergibt sich dann, wenn das Verschiebeelement aus einem Kolben besteht, an den ein Drosselglied angeschlossen ist, das mit einem feststehenden Teil den Drosselspalt bildet und der feststehende Teil und das Drosselglied so aufeinander abgestimmt sind, dass sich bei der Axialbewegung des Drosselgliedes der Querschnitt des Drosselspaltes ändert. Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist das Dämpfungsventil als Laminardrossel ausgebildet, wobei vorzugsweise das Drosselglied aus einem Kegel und der feste Teil aus einem Konus bestehen, Kegel und Konus gleiche Neigungswinkel haben und schlank und lang ausgebildet ineinander eingepasst sind. Der Querschnitt des Drosselspaltes ist über eine Länge von mindestens der 50fachen Spaltbreite konstant gehalten. Auf diese Weise wird die Strömungsgeschwindigkeit des Öles so weit heruntergesetzt, dass im Drosselspalt selbst keine Turbulenz entstehen kann. Durch den Laminareffekt der Drossel wird der Durchfluss durch den Drosselspalt praktisch konstant gehalten. Nach der Erfindung ist dem Drosselspalt ein von der einen Kolbenseite abgeschlossener Abflussraum nachgeschaltet, die andere Kolbenseite begrenzt eine Steuerkammer, in der die Gegendruckbelastung aufgebaut ist. Auf diese Weise steigt die Presskraft beim Eintauchen in das Material an,

fällt aber beim Durchbruch nicht auf null oder darunter ab, vielmehr wird die Pressenhubbewegung verzögert, aber noch bis zum unteren Totpunkt der Presse ein Druck ausgeübt. Dies hat die Folge, dass der Dämpfeffekt zu einem geräuscharmen Lauf der Presse führt und die Beanspruchung von Presse und Werkzeugen stark herabgesetzt wird. Dabei erfordert die erfindungsgemässe Lösung nur einen geringen Aufwand. Es wird störungsfrei gearbeitet, insbesondere sind keine verschmutzungsgefährdeten Teile notwendig.

Es ist baulich von besonderer Einfachheit, wenn in eine Verbindungsleitung von Dämpfungszylinder und Dämpfungsventil eine von der Pumpe kommende Zuführleitung mündet, in der ein Rückschlagventil angeordnet ist. Der Abflussraum des Dämpfungsventiles ist über eine Leitung mit dem Tank verbunden, aus dem die Pumpe ansaugt und die Steuerkammer des Dämpfungsventiles wird ebenfalls von der Pumpe beaufschlagt, wobei in die Leitung zwischen Pumpe und Steuerkammer ein Druckminderventil geschaltet ist.

Es ist von besonderem Vorteil, wenn der Drosselspalt von aussen eingestellt werden kann. In der Regel wird man den Spalt ursprünglich sehr klein wählen, damit die Vorrichtung auch beim Anfahren der Presse wirksam wird. An den Kolben ist zu diesem Zweck auf der dem Drosselglied gegenüberliegenden Seite eine Stange angeschlossen, die ein Schraubgewinde mit Stellmuttern trägt.

Insbesondere beim mechanischen Pressen ist vorgesehen, dass alle Dämpfungszylinder gemeinsam von einer Pumpe gespeist werden und jedem Dämpfungszylinder ein eigenes Dämpfungsventil, Rückschlagventil und Druckminderventil zugeordnet ist. Der Dämpfungszylinder ruht hier vorteilhafterweise am Maschinengestell auf, der Pressenbär greift an der Stirnseite einer Kolbenstange an. Bei hydraulischen Pressen ist nach der Erfindung vorgesehen, dass der Pressenbär den Kolben für den Dämpfungszylinder abgibt. Hier weist der Pressenbär eine Kolbenstange auf, die von einem Ringkolben umgeben ist, der im Dämpfungszylinder geführt ist. Vom Ringkolben gehen Stützbolzen aus, die sich auf ortsfesten, aber höheneinstellbaren Stützgliedern abstützen. Es genügt in diesem Fall, ein Dämpfungsventil anzuordnen.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen. Einzelheiten sind anhand der Zeichnung, die beispielsweise Ausführungsformen darstellt, näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch eine Presse mit der hydraulischen Schnittschlagdämpfung in schematischer Darstellung,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch ein Dämpfungsventil und ein Druckminderventil nach der Erfindung in grösserer Darstellung in einer ersten Dämpfungsphase,

Fig. 3 eine entsprechende Darstellung in einer zweiten Dämpfungsphase,

Fig. 4 eine Darstellung entsprechend der Fig. 1 mit einer hydraulischen anstatt einer mechanischen Presse,

Fig. 5 und 6 Schaubilder des zeitlichen Verlaufs des Hubes und der Kräfte bei Pressen mit Schnittschlagdämpfung.

Bei einer mechanischen Presse ist in einem Gestell 1 ein Pressenbär 2 geführt. Auf einem Maschinentisch 3 sind im äusseren Bereich Dämpfungszylinder 4 aufgestellt, aus denen jeweils eine Kolbenstange 5 eines Kolbens 6 herausragt. Ausleger 7 des Pressenbärs 2 können sich auf der Stirnseite 8 der Kolbenstange 5 abstützen. Der Druckraum 9 des Dämpfungszylinders 4 ist über eine Verbindungsleitung 10 mit einem Dämpfungsventil 11 verbunden, dessen Bauweise im einzelnen aus den Fig. 2 und 3 besonders deutlich erkennbar ist. Das Gehäuse 12 des Ventils 11 gibt einen Zylinder 13 ab, in dem ein Steuerkolben 14 hin- und herbewegbar ist. Aus der einen Kolbenseite 15 ragt ein Drosselglied 16 in Form eines Kegels 17 heraus, der schlank und laggestreckt ausgebildet ist und, wie in der Fig. 2 angedeutet, Kreisquerschnitt hat. Von der anderen Kolbenseite 18 geht eine Stange 19 aus, deren Ende mit einem Schraubgewinde 20 versehen ist, auf dem Stellmuttern 21,22 einstellbar sind. Die Stange 19 durchdringt einen Einsatz 23, der eine Steuerkammer 24 nach der einen Seite abdichtet. Der Kegel 17 dringt in einen analog als Konus 25 ausgebildeten feststehenden Teil 26 ein, der durch das Gehäuse 12 selbst gebildet sein kann. Die Steigung des Konus 25 stimmt mit der des Kegels 17 überein, so dass sich auf eine Länge 27 ein Drosselspalt 28 mit einer bestimmten konstanten Spaltbreite 29 ergibt, die durch die Stellung des Drosselgliedes 16 in bezug auf den feststehenden Teil 26 festgelegt ist. Die Länge 27 ist mindestens 50mal so gross wie die Spaltbreite 29, der angestrebte Laminareffekt ist damit gesichert. Der Abflussraum 30 auf der einen Kolbenseite 15 ist über eine Leitung 31 mit einem Tank 32 verbunden, die Steuerkammer 24 auf der anderen Kolbenseite 18 ist an eine Leitung 33 angeschlossen, die über ein Druckminderventil 34 mit einer Pumpe 35 in Verbindung steht, die aus dem Tank 32 ansaugt. Die von einem Motor 36 angetriebene Pumpe 35 ist über eine Zuführleitung 37 unter Einschaltung eines Rückschlagventiles 38 mit der Verbindungsleitung 10 verbunden. Eine Druckbegrenzungsvorrich-tung 39 ist vorzugsweise auf einen Speisedruck von 15 bar eingestellt. Das Druckminderventil 34 ist vorzugsweise auf 10 bar eingestellt, dieser Druck steht also als Gegendruckbelastung in der Steuerkammer 24 auf der Kolbenseite 18 an. Der Steuerkolben 14 mit seinem Drosselglied 16 und der Stange 19 im Dämpfungsventil 11 wird insgesamt als Verschiebeelement 40 bezeichnet.

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Die Kolben 6 in den Dämpfungszylindern 4 stehen über die Pumpe 35 und die Rückschlagventile 38 unter einem Druck wie angegeben von etwa 15 bar. Fährt der Pressenbär 2 ab, gelangt er mit seinen Auslegern 7 gegen die Stirnseiten 8 der Kolbenstange 5, die Kolben 6 werden in den Druckraum 9 hineingedrückt, das hydraulische Medium wird über die Verbindungsleitungen 10 zu den Dämpfungsventilen 11 gedrückt, die Rückschlagventile 38 haben geschlossen. Das Absenken der Kolben 6 bewirkt in den Druckräumen 9 einen Druckanstieg, der sich auf den Kegel 17 auswirkt, so dass das Verschiebeelement 40 gegen den in den Steuerkammern 24 anstehenden Druck von etwa 10 bar derart bewegt wird, dass sich die Drosselspalte 28 vergrössern kann (siehe Fig. 3). Die Druckflächen sind so ausgewählt, dass zwischen der Steuerkammer 24 (Kolbenseite 18) und einer mittleren Fläche 41 (Fig. 2) des Kegels 17 ein Verhältnis 3:1 besteht. Ab einem Druck von 30 bar im Druckraum 9 an wird damit das Verschiebeelement 40 in Richtung Steuerkammer 24 bewegt, das hydraulische Medium aus der Steuerkammer 24 gelangt über die Leitung 33 und das Druckminderventil 34 über eine Rücklaufleitung 42 zum Tank 32. Abhängig von der Geschwindigkeit des Pressenbärs 2 tritt ein Regelprozess ein, in dem sich druckabhängig die Grösse des Drosselspaltes 28 ändert. Der Drosselspalt 28 wirkt aber stets als Laminarspalt mit der Wirkung, dass der Durchfluss nahezu konstant gehalten wird. Der Kegel 17 mit dem Steuerkolben 14 hat die Wirkung eines Differentialreglers.

Nach der Druckerhöhung im Druckraum 9 auf etwa 30 bar durch das Einfahren der Kolben 6 trifft der Pressenbär 2 mit seinem Werkzeug auf das zu schneidende Material, der Schnittvorgang setzt ein. Beim Durchbruch wird die wesentliche Belastung durch die Kolben 6 aufgefangen, so dass die Presskraft, wie sich aus der Fig. 6 ergibt, nicht schlagartig auf Null absinkt, sondern erst nach einer erheblichen zeitlichen Verzögerung mit der Wirkung, dass der gefürchtete Schnittschlag praktisch ausbleibt. Der Bewegungsablauf des Pressenbärs 2 beim Hindurchführen durch ein Werkstück 43

über der Zeit ergibt sich im einzelnen aus der Fig. 5, die Presskraft bzw. die Eilrückzugskraft in diesem Zeitbereich ist der Fig. 6 zu entnehmen. Es wird also ein weiches Einfahren bzw. Hindurchfahren durch die Dämpfung erreicht. Ent-5 scheidend ist die Selbstregelung durch die einfache Anordnung und die besondere Ausbildung der Dämpfungsventile 11, wobei die Installation mit nur geringen Kosten verbunden ist und Störungen gerade durch die Einfachheit der Bauelemente und den Strömungsverlauf ohne Verschmut-io zungsgefahr unterbleiben. Bei der mechanischen Presse nach Fig. 1 genügt die Aufstellung von zwei Dämpfungszylindern 4, die einfach wirkend ausgebildet sind, jedem Zylinder 4 ist ein eigenes Dämpfungsglied 11, ein Rückschlagventil 38 und ein Druckminderventil 34 zugeordnet, die Druckräume 9 15 werden in beiden Fällen von der Pumpe 35 gemeinsam gespeist. Die Axialbewegung des Verschiebeelementes 40 und damit die Grösse des Drosselgliedes 28 wird dynamisch durch die Pressenbewegung festgelegt. Das Druckminderventil 34 ist in seiner Trägheit so abgestimmt, dass das Zeit-20 verhalten dem im Eilgang abfahrenden Pressenbär 2 ange-passt ist.

Bei einer hydraulischen Presse (Fig. 4) kann der Dämpfungszylinder 4 mit dem Pressenbär integriert sein. Der Druckraum 9 wird in diesem Fall auf der einen Seite durch 25 den in diesem Fall als Kolben ausgebildeten Pressenbär 2 und auf der anderen Seite durch einen besonderen Ringkolben 44 begrenzt. Vom Ringkolben 44 gehen Stützbolzen 45 aus, die sich auf Stützgliedern 46 am Maschinentisch 3 beim Niedergang des Pressenbärs 2 abstützen können. In der 30 Fig. 4 ist ein Eilgangbereich 47 und ein maximaler Presshub 48 angedeutet. An den Druckraum 9 ist wieder über eine Verbindungsleitung 10 ein Dämpfungsventil 11 angeschlossen, der Aufbau und die Funktionsweise entsprechen vollständig der bei der mechanischen Presse nach Fig. 1 angege-35 benen Beschreibung. Die Höhe der Stützglieder 46 ist einstellbar.

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4 Blatt Zeichnungen

Claims

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PATENTANSPRÜCHE

1. Hydraulische Schnittschlagdämpfung bei Pressen mit mindestens einem unter Solldruck stehenden, von einer Pumpe gespeisten Dämpfungszylinder, dessen Druckraum mit einem Dämpfungsventil verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungsventil (11) ein Verschiebeelement (40) zur druckabhängigen Einstellung eines Drosselspaltes (28) aufweist und das Verschiebeelement (40) unter einer in Richtung auf Verengung des Drosselspaltes (28) wirkenden Gegendruckbelastung steht.
2. Schnittschlagdämpfung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungsventil (11) als Laminardrossel ausgebildet ist.
3. Schnittschlagdämpfung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschiebeelement (40) aus einem Steuerkolben (14) besteht, an dem ein Drosselglied (16) angeschlossen ist, das mit einem feststehenden Teil (26) den Drosselspalt (28) bildet und feststehender Teil (26) und Drosselglied (16) so aufeinander abgestimmt sind, dass sich bei der Axialbewegung des Drosselglieds (16) der Querschnitt des Drosselspaltes (28) ändert.
4. Schnittschlagdämpfung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Drosselglied (16) aus einem Kegel (17) und der feststehende Teil (26) aus einem Konus (25) bestehen.
5. Schnittschlagdämpfung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der feststehende Teil (26) und der Zylinder (13) für den Steuerkolben (14) durch das Gehäuse (12) des Dämpfungsventiles (11) gebildet sind.
6. Schnittschlagdämpfung nach Ansprüchen 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kegel (17) und der Konus (25) gleiche Neigungswinkel haben und lang und schlank ausgebildet und ineinander eingepasst sind.
7. Schnittschlagdämpfung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt des Drosselspaltes (28) über eine Länge (27) von mindestens der 50fachen Spaltbreite (29) konstant gehalten ist.
8. Schnittschlagdämpfung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschiebeelement (40) in seiner örtlichen Lage von Hand einstellbar ist.
9. Schnittschlagdämpfung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass an den Steuerkolben (14) auf der dem Drosselglied (16) gegenüberliegenden Seite eine Stange (19) angeschlossen ist, die ein Schraubgewinde (20) mit Stellmuttern (21,22) trägt.
10. Schnittschlagdämpfung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in eine Verbindungsleitung (10) zwischen Dämpfungszylinder (4) und Dämpfungsventil (11)

eine von der Pumpe (35) kommende Zuführleitung (37)

s mündet und in der Zuführleitung (37) ein Rückschlagventil (38) angeordnet ist.
11. Schnittschlagdämpfung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass dem Drosselspalt (28) ein von der einen Kolbenseite (15) abgeschlossener Abflussraum (30)

io folgt und die andere Kolbenseite (18) eine Steuerkammer (24) begrenzt, in der die Gegendruckbelastung aufgebaut ist.
12. Schnittschlagdämpfung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Abflussraum (30) über eine Leitung (31) mit einem Tank (32) verbunden ist, aus dem die Pumpe

15 (35) ansaugt.
13. Schnittschlagdämpfung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerkammer (24) von der Pumpe (35) beaufschlagt ist und in die Leitung (33) zwischen Pumpe (35) und Steuerkammer (24) ein Druckminderventil (34) ge-

20 schaltet ist.
14. Schnittschlagdämpfung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass alle Dämpfungszylinder (4) gemeinsam von einer Pumpe (35) gespeist sind und jedem Dämpfungszylinder (4) ein eigenes Dämpfungsventil

25 (11), Rückschlagventil (38) und Druckminderventil (34) zugeordnet ist.
15. Schnittschlagdämpfung nach Anspruch 1 bei einer mechanischen Presse, dadurch gekennzeichnet, dass der

30 Dämpfungszylinder (4) am Gestell (1) aufruht und der Pressenbär (2) an der Stirnseite (8) einer Kolbenstange (5) angreift.
16. Schnittschlagdämpfung nach Anspruch 1 bei einer hydraulischen Presse, dadurch gekennzeichnet, dass der

35 Pressenbär (2) den Kolben (6) für den Dämpfungszylinder (4) abgibt.
17. Schnittschlagdämpfung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Pressenbär (2) eine Kolbenstange aufweist, die von einem Ringkolben (44) umgeben ist, der im

40 Dämpfungszylinder (4) geführt ist.
18. Schnittschlagdämpfung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass vom Ringkolben (44) Stützbolzen (45) ausgehen, die sich auf ortsfesten, aber höheneinstellbaren

45 Stützgliedern (46) abstützen.