DD147927A1

DD147927A1 - Vorrichtung zum ausgleich dynamischer massenkraefte an mechanischen pressen

Info

Publication number: DD147927A1
Application number: DD21860380A
Authority: DD
Inventors: Gerd Zemann; Kurt Kriese; Gunter Sieche
Original assignee: Gerd Zemann; Kurt Kriese; Gunter Sieche
Priority date: 1980-01-23
Filing date: 1980-01-23
Publication date: 1981-04-29
Also published as: FR2473951A1; DE3038438A1

Abstract

Durch die Erfindung soll mit einfachen Mitteln eine Verkuerzung der Bremszeiten und eine Verminderung der Stoss- und Schwingungserscheinungen im Antriebssystem mechanischer Pressen und dadurch eine Verringerung der Laermentwicklung und der Belastung der Antriebselemente erreicht werden. Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen Ausgleich der besonders an schnellaufenden Pressen auftretenden dynamische Massenkraefte am Pressenstoessel durch zusaetzliche in Abhaengigkeit von der Stoesselgeschwindigkeit wirkende Kompensationskraefte zu schaffen. Erfindungsgemaess wird das an Pressen, bei denen zum Ausgleich des Gewichtes von Pressenstoessel und Oberwerkzeug beiderseits des Pressestoessels mit diesem und mit dem Pressengestell verbundene, mit Druckluft beaufschlagbare Kolben-Zylinder-Einheiten angeordnet sind, dadurch erreicht, dass zwischen jeder Kolben-Zylinder-Einheit und dem Ausgleichsbehaelter ein den Druck im Zylinder in Abhaengigkeit von der Stoesselgeschwindigkeit regelndes Steuerelement, wie z.B. eine Drossel, angeordnet ist.-Figur-

Description

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Zemann, Dr.-Ing· Gerd Erfurt, den 09.01.1980

Kriese, Dr.-Ing. Kurt Sieche, Dr_o-Ing, Gunter

a) Titel der Erfindung-Vorrichtung zum Ausgleich dynamischer Massenkräfte an mechanischen Pressen

b) Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Ausgleich dynamischer Massenkräfte an mechanischen Pressen. Eine Anwendung könnte beispielsweise auch an anderen Werkzeugmaschinen mit wechselseitig in entgegengesetzter Richtung zu beschleunigenden Massen als zweckmäßig angesehen werden.

c) Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Zur Entlastung des Antriebssystems und aus Gründen der Arbeitssicherheit werden die Gewichtskräfte der Stößelmasse von großen Pressen vorwiegend mittels pneumatischer Ausgleichsvorrichtungen ausbalanciert.

Bei bekannten technischen lösungen (DE-OS 20 07 617, DE-OS 22 06 323, US-PS 3 115 086) sind beiderseits des Pressenstößels mit diesem sowie mit dem Pressengestell verbundene, mit Druckluft beaufschlagbare Kolben-Zylinder-Einheiten angeordnet, welche über Rohrleitungen mit einem Ausgleichsbehälter sowie einer regelbaren Druckluftquelle verbunden sind» Durch ein derartiges Ausgleichssystem wird eine dem Gewicht von Pressenstößel und Oberwerkzeug angepaßte, nahe-

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zu konstante Ausgleichslcraft über den gesamten Stößelhub erreicht*

Bei einer anderen bekannten Lösung (SU-Urheberschein Nr « 3Ί1 509) sind zur Erzielung eines zusätzlichen Bremsmomentes im Bereich der oberen Endlage des Pressenstößels die Kolben-Zylinder-Einheiten über in Abhängigkeit vom Kurbelwinkel steuerbare Wegeventile abwechselnd mit der Außenluft oder mit einem Ausgleichsbehälter verbunden· Die jeweilige Steuerung der Wegeventile erlaubt eine wegabhängige Volumenänderung und damit eine gesteuerte Veränderung des Druckes in den Zylindern während der verschiedenen Phasen des Stößelhubes, insbesondere im Bereich der oberen Endlage des Pressenstößels. Die Nachteile dieser. Lösung liegen in der reinen Wegabhängigkeit des Druckes. Schnellaufende mechanische Pressenantriebe, insbesondere solche mit vielgliedrigen Koppelgetrieben zur Erzeugung spezieller Stößelbewegungen, zeigen in ihrem kinematischen Ablauf Geschwindigkeits- und Beschleunigungswerte, die in Zusammenwirkung mit Getriebespiel und -elastizität zu Stoß- und Schwingungserscheinungen führen, die sowohl eine hohe Lärmentwicklung als auch schwer abschätzbare Dauerbeanspruchungen der Antriebselemente zur Folge haben. Ursache dafür sind die Trägheitskräfte des Pressenstößels und des Oberwerkzeuges, die in den Phasen der Beschleunigungswechsel zur Spielumkehr in den Gelenken der Koppelgetriebe und in den Zahnradpaarungen führen. Das bedeutet eine kurzzeitige Entkopplung des Pressenstößels von seinem Antriebssystem« Diese Entkopplung wird mit dem Lösen des Pressenstößels von seiner einseitigen Anlage eingeleitet und mit dem Anlegen an die andere Seite des Getriebespiels beendet,, Während der Entkopplung vollführt der Pressenstößel eine freie Bewegung. Der Geschwindigkeitszustand der Getriebestellung beim Lösen und der beim Wiederanlegen bestimmten in ihrer Differenz die relative Anschlaggeschwindigkeit des gewichtsausgeglichenen Pressenstößels und damit die Stoßenergie« Diese nachteiligen Ϋ/irkungen verstärken sich mit zunehmender Hubzahl der Presse«

Die vorstehend beschriebenen pneumatischen Ausgleichsvorrichtungen zeigen diesbezüglich keinen ausreichenden kompensierenden Effekt. „

Bei einer weiteren bekannten Lösung (DE-AS 21 15 975) ist zur Vermeidung des Drehmomentenwechsels an der Kurbelwelle eine zusätzliche, schwenkbar im Pressengestell gelagerte Kolben-Zylinder-Einheit angeordnet, deren Kolbenstange im Anlenkpunkt des Pleuels mit der Kurbelwelle verbunden ist. Die Arbeitslage dieser Kolben-Zylinder-Einheit nimmt einen Winkel von ca* 10° - 45° zwischen der Zylinderachse und der Stößelführung ein, so daß besonders im Bereich der oberen Endlage des Pressenstößels Kompensationsmomente auf die Kurbelwelle übertragen werden können. Die Steuerung des beiderseits mit Druckluft beaufschlagbaren Kolbens erfolgt durch Wegeventile in Abhängigkeit vom Kurbelwinkel. Der Nachteil dieser Lösung besteht darin, daß Spielumkehreffekte im Koppelgetriebe zwischen der Kurbelwelle und dem Pressenstößel nicht beeinflußt werden können, da keine unmittelbare Kraftwirkung am Pressenstößel erfolgt. Ein Ausgleich der dynamischen Massenkräfte durch die Anordnung von zusätzlichen Ausgleichsmassen ist aus Material- und konstruktiven Gründen nur bei kleinen Pressen möglich.

d) Ziel der Erfindung

Durch die Anwendung der Erfindung soll mit einfachen technischen Mitteln eine Verkürzung der Bremszeiten und eine Verminderung der Stoß- und Schwingungserscheinungen im Antriebssystem mechanischer Pressen und dadurch eine Verringerung der Lärmentwicklung und der Belastung der Antriebselemente erreicht werden,

e) Darlegung des Wesens der Erfindung

Ausgehend vom Ziel der Erfindung besteht die Aufgabe darin, einen Ausgleich der dynamischen Massenkräfte am Pressenstößel durch zusätzliche, in Abhängigkeit von der Stößelgeschwindigkeit wirkende Kompensationskräfte zu schaffen.

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Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, daß zwischen jeder Kolben-Zylinder-Einheit und dem Ausgleichsbehälter ein den Druck in den Kolben-Zylinder-Einheiten in Abhängigkeit von der Stößelgeschwindigkeit regelndes Steuerelement angeordnet ist» Das Steuerelement könnte in seiner einfachsten Ausführung eine Drossel sein« Falls beim Abwärtshub und beim Aufwärtshub des Pressenstößels unterschiedliche Kompensationskräfte erforderlich sind, ist es zweckmäßig, als Steuerelement je eine mit einem Rüekschlagventil zusammenwirkende Drossel für jede Strömungsrichtung anzuordnen* Die Beschleunigungsverhältnisse der Stößelbewegung eines Pressen-Htößels erfordern zum Ausgleich der dynamischen Massenkräfte eine von der Stößelgeschwindigkeit abhängige, der Stößelbewegung entgegengesetzt wirkende Zusatzkrafto In Verbindung mit dem Gewichtsausgleich bedeutet das einen anzustrebenden Überausgleieh beim Abwärtshub und einen Unterausgleich beim AufwärtShUb₄, In der Punktion bewirkt dasr.durch die Drossel behinderte Ausströmen der Druckluft aus dem Zylinder beim Abwärtshub des Pressenstößels einen Druckanstieg im Zylinder, der über die Kolbenfläche die angestrebte Kompensatiönskraft ergibt. Ebenso bewirkt ein zusätzlicher Strömungswiderstand beim Aufwärtshub ein verzögertes Einströmen der Druckluft und damit den angestrebten Unterausgleich₀ Da im allgemeinen die erforderlichen Kompensationskräfte für die beiden Bewegungsrichtungen des Pressenstößels unterschiedliche Werte haben, werden die notwendigen Strömungswiderstände entsprechend der jeweiligen Strömungsrichtung unterschiedlich ausgelegt. Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung ist in der konstruktiv einfachen Bauweise und der unkomplizierten Montage bei Pressen mit pneumatischen Gewichtsausgleich zu sehen. Weitere nützliche Effekte bestehen in der geschwindigkeit sabhängigen Wirkung der Vorrichtung, so daß auch für Pressen mit einstellbaren Hubzahlen nur konstant eingestellte Drosselgrößen erforderlich sind, da:--mit zunehmender Geschwindigkeit nicht nur die dynamischen Massenkräfte steigen, sondern auch die Wirksamkeit der Strömungswiderstände und damit die Kompensationskräfte»

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Sowohl der angestrebte Überausgleich beim Abwärtshub als auch der Unterausgleich beim Aufwärtshub unterstützen das Abbremsen des Pressenstößels, z.B. beim Notstpp, so daß die Erfindung ein wirksames Mittel zur Verkürzung der Bremszeiten und Bremswege darstellt.

f) Ausführungsbeispiel

Eine zweckmäßige Form der Realisierung der Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel erläutert. Die zugehörige Zeichnung zeigt eine schematische Darstellung mit je einer Drossel für jede Strömungsrichtung.

Neben dem Pressenstößel 1 sind mit Druckluft beaufschlagbare Kolben-Zylinder-Einheiten 2 angeordnet, deren Zylinder mit dem Pressengestell und deren Kolbenstangen mit dem Pressen-Btößel 1 verbunden sind. Die unteren Zylinderräume der Kolben-Zylinder-Einheiten 2 sind durch Rohrleitungen 3 mit einem Ausgleichsbehälter 4 verbunden, damit die Druckschwankungen infolge der Volumenänderungen beim Stößelhub klein bleiben. In den Rohrleitungen 3 zwischen den unteren Zylinderräumen und dem Ausgleichsbehälter sind in Abhängigkeit von der Stößelgeschwindigkeit regelbare Steuerelemente 5 angeordnet ο Als einfachste Ausführungsvariante könnte als Steuerelement 5 eine Drossel angeordnet sein. In der Zeichnung ist als Steuerelement 5 je eine mit einem Rückschlagventil zusammenwirkende Drossel für jede Strömungsrichtung dargestellt, wodurch unterschiedliche Strömungswiderstände und damit unterschiedliche Kompensationskräfte beim Aufwärtshub und beim Abwärtshub des Pressenstößels 1 realisierbar sind«

Claims

-6- 21 8 6Ü3 Erfindungsanspruch:

1, Vorrichtung zum Ausgleich dynamischer Massenkräfte an mechanischen Pressen, bei denen zum Ausgleich des Gewichtes von PressenstöBel und Oberwerkzeug beiderseits des Pressenstößels mit diesem und mit dem Pressengestell verbun-, dene, mit Druckluft beaufschlagbare Kolben-Zylinder-Einheiten angeordnet sind, welche über Rohrleitungen mit einem Ausgleichsbehälter sowie einer regelbaren Druckluftquelle verbunden sind, gekennzeichnet dadurch, daß zwischen jeder Kolben-Zylinder-Einheit (2) und dem Ausgleichs« behälter (4) ein den Druck in der Kolben-Zylinder-Einheit (2) in Abhängigkeit von der Stößelgeschwindigkeit regelndes Steuerelement (5) angeordnet ist.

2· Vorrichtung zum Ausgleich dynamischer Massenkräfte nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß als Steuerelement eine Drossel angeordnet ist_o

Vorrichtung zum Ausgleich dynamischer Massenkräfte nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß als Steuerelement (5) 36 eine mit einem Rückschlagventil zusammenwirkende Drossel für jede Strömungsrichtung angeordnet ist.

Hierzu 1 Seile Zeichnungen