DD208938B1

DD208938B1 - Einrichtung zur automatischen regelung des ausbalancierungsdruckes an pressen

Info

Publication number: DD208938B1
Application number: DD23669582A
Authority: DD
Inventors: Wieland Petter; Peter Perko; Manfred Kaatze; Kurt Kriese
Original assignee: Wieland Petter; Peter Perko; Manfred Kaatze; Kurt Kriese
Priority date: 1982-01-13
Filing date: 1982-01-13
Publication date: 1986-12-17
Also published as: DD208938A1; DE3240436A1

Description

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur automatischen Regelung des Ausbalancierungsdruckes an Pressen, deren Stößel- und Oberwerkzeuggewicht mit Hilfe von mit Druckluft beaufschlagbaren Kolben-Zylinder-Einheiten kompensiert wird.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es sind bereits verschiedene technische Lösungen bekannt, bei denen die Veränderung der Lage von zwei im Kraftfluß zwischen Antrieb und Stößel liegenden Kraftübertragungsgliedern zueinander innerhalb des vorgegebenen Spiels durch Meßglieder erfaßt und über Wandler für die Regelung des Luftdruckes in den mit dem Stößel verbundenen Kolben-Zylinder-Einheiten verwendet werden.

Bei einer bekannten Lösung dieser Art (DE-OS 2807738) ist als Meßglied ein in einem Festpunkt des Stößels schwenkbar gelagerter Tasthebel angeordnet, dessen einer Hebelteil mit der Spindelmutter der Stößelverstellung und dessen anderer Hebelteil mit am Stößel befestigten Steuerelementen zur Betätigung der Drucklufteinlaß- und Druckluftauslaßventile der Ausbalancierungseinrichtung zusammenwirkt und somit eine automatische Regelung des Luftdruckes in den Kolben-Zylinder-Einheiten ermöglicht.

Das Spiel in den einzelnen Verbindungspunkten der im Kraftfluß liegenden Kraftübertragungsglieder muß in der Praxis sehr klein — in der Regel nur einige hundertstel Millimeter—gehalten werden, um ein genaues Arbeiten der Presse zu gewährleisten. Um diese geringen Wege durch ein mechanisches Abtastsystem erfassen und zur Signalgewinnung nutzen zu können, ist eine große Hebelübersetzung erforderlich, was einen sehr großen Streubereich bei der Signalgewinnung zur Folge hat. Ein Mangel dieser Lösung ist deshalb in der zur Sicherung der Funktionsfähigkeit des Systems erforderlichen hohen Präzision des Meßgliedes, das selbst auch mit Lagerspiel behaftet ist, sowie der erforderlichen sehr genauen Justierung desselben zu sehen. Ein derartiges, sehr genau justiertes, hochempfindliches Meßsystem ist bei der Anordnung im Stößel einer Presse auf Grund der auftretenden Erschütterungen und hohen dynamischen Belastungen störanfällig, so daß die Funktionssicherheit unter den rauhen Bedingungen im Pressenbetrieb in Frage gestellt werden muß.

Ein weiterer Mangel dieser Lösung besteht darin, daß die Regelung des Luftdruckes in den Kolben-Zylinder-Einheiten auf Grund der durch Erschütterungen und Vibrationen der Stellspindelmutter bedingten Streuung der Meßwerte nur im Stillstand der Presse möglich ist, so daß auch jede weitere Korrektur des Luftdruckes z. B. zum Ausgleich von Leckverlusten während des Betriebes der Presse ein erneutes Stillsetzen derselben erforderlich macht.

Zur Minderung dieser Mängel sind bei einer weiteren bekannten Lösung (DE-OS 2819133) zwischen den als Stellgerät dienenden Steuerelementen und dem Drucklufteinlaß- und Druckluftauslaßventil der Ausbalancierungseinrichtung ein Stellmotor mit Getriebe und Kontaktmanometer zwischengeschaltet. Dabei erfolgt die Einstellung des Luftdruckes der Ausbalancierungseinrichtung nach jedem Werkzeugwechsel im Stillstand der Presse, während die Aufrechterhaltung des eingestellten Luftdruckes während des Betriebes der Presse mit Hilfe des Kontaktmanometers sichergestellt wird. Als ein Mangel dieser Lösung ist neben der unzureichenden Funktionssicherheit des als Tasthebel ausgeführten mechanischen Meßgliedes der relativ hohe, zusätzliche gerätetechnische Aufwand zur Aufrechterhaltung des eingestellten Luftdruckes während des Betriebes der Presse anzusehen.

Bei einer anderen bekannten Lösung (DE-OS 3007774) ist als Meßglied ein Differentialtransformator oberhalb der oberen Totpunktlage des Pleuels im Kopfstück der Presse angeordnet, der im Meßbereich ein der jeweiligen Lage des Pleuels innerhalb des vorgegebenen Spiels proportionales elektrisches Signal erzeugt, das über eine entsprechende Auswerte- und Verstärkerschaltung die Betätigung der Drucklufteinlaß- und Druckluftauslaßventile der Ausbalancierungseinrichtung bewirkt. Zum Schutz des empfindlichen Meßgerätes ist dasselbe auf einen durch eine Hubeinrichtung vertikal verschiebbaren Schlitten angeordnet, der nur beim Werkzeugwechsel an die Meßstelle herangeführt und während des Betriebes der Presse von dieser abgehoben wird.

Nachteilig wirkt sich auch bei dieser Lösung der hohe steuerungs- und gerätetechnische Aufwand sowie die bedingte Funktionssicherheit der hochempfindlichen Meßgeräte unter den rauhen Bedingungen des Pressenbetriebes aus. Ein weiterer Mangel besteht darin, daß Abweichungen des Luftdruckes vom Sollwert z. B. durch Leckverluste während des Betriebes der Presse durch diese Einrichtung nicht erfaßt und korrigiert werden können, so daß zusätzliche Maßnahmen zur Aufrechterhaltung des eingestellten Luftdruckes erforderlich sind.

Ziel der Erfindung

Durch die Erfindung soll mit geringem technischem Aufwand eine zuverlässige, den rauhen Bedingungen im Pressenbetrieb angepaßte, automatische Regelung des Luftdruckes in den zum Ausgleich des Stößel- und Oberwerkzeuggewichtes dienenden Kolben-Zylinder-Einheiten der Presse erreicht werden.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache, funktionssichere Lösung zur Erfassung der Veränderungen der Lage von zwei im Kraftfluß zwischen Antrieb und Stößel liegenden Kraftübertragungsgliedern zueinander innerhalb des vorhandenen Spiels und deren Nutzung zur Signalgewinnung für die Regelung des Luftdruckes in den Kolben-Zylinder-Einheiten zu schaffen.

Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, daß mindestens eine der Anlageflächen eines der im Kraftfluß liegenden Kraftübertragungsglieder mit einer Bohrung versehen ist, die durch eine Leitung mit einer Vordrossel verbunden ist, die ihrerseits mit einer einen auf die Anlageflächen wirkenden Druckölstrom erzeugenden Ölpumpe verbunden ist und daß zwischen der Bohrung und der Vordrossel ein in Abhängigkeit vom Druckniveau des Ölstromes in der Leitung wirkendes Schaltelement angeordnet ist. Als Schaltelement ist ein elektrischer Druckschalter mit der druckölführenden Rohrleitung verbunden, dessen Ausgangssignale auf ein oder mehrere, das Einströmen bzw. Ablassen von Druckluft in die bzw. aus den Kolben-Zylinder-Einheiten schaltende, elektro-magnetisch betätigbare Wegeventile geführt werden. In gleicher Weise könnte als Schaltelement auch ein das Einströmen bzw. Ablassen von Druckluft in die bzw. aus den Kolben-Zylinder-Einheiten schaltendes hydraulisch betätigbares Wegeventil direkt mit der druckölführenden Leitung verbunden sein. Zweckmäßigerweise ist als spielbehafteter Verbindungspunkt der Kraftübertragungsglieder die stößelseitige Lagerung eines Pleuelbolzens im Pleuel vorgesehen, wobei die obere und die untere Anlagefläche des Pleuelbolzens oder eine der beiden Anlageflächen mit je einer durch eine separate Leitung mit der Ölpumpe verbundenen Bohrung versehen ist.

Bei einer weiteren Variante ist als spiel behafteter Verbindungspunkt die Lagerung eines Exzenterrades auf einem im Kopfstück der Presse drehfest angeordneten Exzenterradbolzen vorgesehen, wobei dessen obere und untere Anlagefläche oder eine der beiden Anlageflächen mit je einer Bohrung versehen ist. Zur Sicherung eines gleichmäßigen kontinuierlichen Ölabflusses und eines spürbaren Druckabfalles in den Leitungen sind die Anlageflächen des Kraftübertragungsgliedes — beispielsweise des Pleuelbolzens oder des Exzenterradbolzens — mit konzentrisch zu den Bohrungen ausgeführten Ringnuten versehen, die durch eine weitere Leitung mit einem drucklosen Ölbehälter verbunden sind.

Ausführungsbeispiele

Zweckmäßige Varianten der Realisierung der Erfindung werden nachfolgend an zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert. In der zugehörigen Zeichnung zeigen:

Fig. 1: eine schematische Darstellung der Erfindung mit zwei Meßstellen am Pleuelbolzen der Presse, teilweise im Schnitt Fig.2: den Schnitt A-A nach Fig. 1

Der Stößel 1 der Presse ist mit Hilfe eines zylindrischen Pleuelbolzens 2 am unteren Lager des Pleuels 21 aufgehängt. Zum Ausgleich des Stößel- und Oberwerkzeuggewichtes sind z. B. in den hier nicht dargestellten Seitenständern der Presse mit Druckluft beaufschlagbare Kolben-Zylinder-Einheiten 3 angeordnet, deren Zylinder mit den Seitenständern und deren Kolbenstangen mit dem Stößel 1 verbunden sind. Der untere Zylinderraum ist durch eine Leitung 4 mit einem Druckluftspeicherö sowie einem elektrischen Druckschalter 6 verbunden. Die Regelung des Luftdruckes in den Kolben-Zylinder-Einheiten 3 erfolgt durch Zuführen von Druckluft von einem nicht dargestellten Drucklufterzeuger über die Leitung 7 oder durch Ablassen von Druckluft in die Atmosphäre mit Hilfe eines steuerbaren Wegeventils 8.

Bei einer Variante der Erfindung mit zwei Meßstellen am Pleuelbolzen 2 — Fig. 1 —ist der Pleuelbolzen 2 an seineroberen und unteren Anlagefläche innerhalb der Pleuellagerung mit je einer Bohrung 9; 10 versehen. Jede Bohrung 9; 10 ist durch eine separate, mit einer Vordrossel 11; 12 versehene Leitung 13; 14 mit einer Öl pumpe 15 verbunden, die einen kontinuierlich auf die Anlageflächen des Pleuellagers wirkenden Druckölstrom erzeugt. Die Vordrosseln 11; 12 sind so dimensioniert, daß sich bei maximaler Größe des Spaltes zwischen den Anlageflächen des Pleuelbolzens 2 im Pleuellager in den Leitungen 13; 14 kein nennenswerter Öldruck aufbauen kann.

Zur Sicherung eines gleichmäßigen kontinuierlichen Ölabflusses und eines spürbaren Druckabfalles in den Leitungen 13; 14 ist konzentrisch im geringen Abstand zu jeder Bohrung 9; 10 eine flache Ringnut 16; 17 im Pleuelbolzen 2 eingearbeitet — Fig. 2—. Die Ringnuten 16; 17 sind durch Bohrungen 18 und eine weitere Lösung 19 mit einem drucklosen Ölbehälter 20 verbunden. Ist z. B. nach einem Werkzeugwechseloderauf Grund von Leckverlusten des Pneumatiksystems während des Betriebes der Presse der Luftdruck in den Kolben-Zylinder-Einheiten 3 zu gering, um das Stößel- und Oberwerkzeuggewicht auszugleichen, liegt der Pleuelbolzen 2 auf seiner Unterseite im Pleuellager auf, während auf der oberen Seite zwischen Pleuelbolzen 2 und Pieuellagerein der Größe des vorgegebenen Lagerspiels entsprechender Luftspalt vorhanden ist. Dadurch wird der Ausgang der unteren Bohrung 10 des Pleuelbolzens 2 verschlossen, so daß sich in der Leitung 14zwischen Vordrossel 12 und Bohrung 10 ein Staudruck aufbaut, der durch einen Druckschalter 22 erfaßt wird. Das Ausgangssignal des Druckschalters 22 bewirkt durch Umschalten des Wegeventils 8 in Schaltstellung I das Einströmen von Druckluft, bis der Luftdruck in den Kolben-Zylinder-Einheiten 3 so weit angestiegen ist, daß das Stößel- und Oberwerkzeuggewicht ausgeglichen und der Stößel 1 angehoben wird. Sobald sich die untere Anlagefläche des Pleuelbolzens 2 von der Lagerfläche abhebt, fällt der Staudruck in der Leitung 14 ab, der Druckschalter 22 bewirkt die Umschaltung des Wegeventils 8 in Sperrstellung und der Ausbalancierungsvorgang ist abgeschlossen.

Bei zu hohem Luftdruck in den Kolben-Zylinder-Einheiten 8 legt sich der Pleuelbolzen 2 mit seiner oberen Anlagefläche am Pleuellager an und die obere Bohrung 9 des Pleuelbolzens 2 wird verschlossen, so daß sich in der Leitung 13 ein Staudruck aufbaut, der durch den Druckschalter 23 erfaßt wird. Die Ausgangssignale des Druckschalters 23 bewirken durch Umschalten des Wegeventils 8 in Schaltstellung Il das Ablassen von Druckluft aus den Kolben-Zylinder-Einheiten 3, bis der Luftdruck so weit abgesunken ist, daß die obere Anlagefläche des Pleuelbolzens 2 von der Lagerfläche abhebt und dadurch der Ölaustritt aus der Bohrung 9 frei wird und der Staudruck in der Leitung 13 abfällt. Sobald der Staudruck in der Leitung 13 abfällt, wird durch den Druckschalter 23 das Wegeventil 8 in Sperrstellung geschaltet und der Ausbalancierungsvorgang ist beendet. Bei einer weiteren Variante der Erfindung ist der Pleuelbolzen 2 nur mit einer oberen Bohrung 9 versehen, die über eine mit einer Vordrossel 11 versehene Leitung 13 in gleicher Weise, wie vorstehend beschrieben, mit der Ölpumpe 15 verbunden ist und über einen Druckschalter 23 die Betätigung des Wegeventils 8 bewirkt.

Zur Ausbalancierung wird bei jedem Werkzeugwechsel durch beispielsweise mit der Werkzeugspanneinrichtung zusammenwirkende Endschalter das Wegeventil 8 in Schaltstellung Il gebracht und durch Ablassen von Druckluft über das Wegeventil 8 der Luftdruck in den Kolben-Zylinder-Einheiten 3 auf einen konstanten, dem Stößelgewicht proportionalen Wert abgesenkt. Sobald dieser Wert erreicht ist, wird das Wegeventil 8 durch den Druckschalter 6 in Sperrstellung geschaltet. Nach dem Werkzeugwechsel ist der Luftdruck in den Kolben-Zylinder-Einheiten 3 zwangsläufig zu gering und es ist ein Luftspalt zwischen der oberen Anlagefläche des Pleuelbolzens 2 und der Lagerfläche des Pleuellagers vorhanden, so daß ein ungehinderter Ölabfluß durch die Bohrung 9 möglich ist und sich kein Staudruck in der Leitung 13 aufbaut. Dieser Zustand wird durch den Druckschalter 23 erfaßt. Das Signal des Druckschalters bewirkt durch Umschalten des Wegeventils 8 in Schaltstellung I das Einströmen von Druckluft, bis der Druck in den Kolben-Zylinder-Einheiten 3 so weit angestiegen ist, daß der Stößel angehoben wird und der Pleuelbolzen 2 an der oberen Anlagefläche des Pleuellagers anliegt. Sobald sich der Luftspalt zwischen der oberen Anlagefläche des Pleuelbolzens 2 und der Lagerfläche verringert, baut sich in der Leitung 13 ein Staudruck auf, der durch den Druckschalter 23 erfaßt wird. Durch das Signal des Druckschalters 23 wird das Wegeventil 8 wieder in Sperrstellung geschaltet und der Ausbalancierungsvorgang ist abgeschlossen.

Ein Absinken des Luftdruckes in den Kolben-Zylinder-Einheiten 3 auf Grund von Leckverlusten im Pneumatiksystem während des Betriebes der Presse wird in der gleichen Weise durch den Druckschalter 23 erfaßt und durch Zuführen von Druckluft über das Wegeventil 8 ausgeglichen.

Eine eventuell erforderliche Überausbalancierung des Stößels 1, durch die eine Spielumkehr in den Lagern bei unterschiedlicher dynamischer Belastung vermieden werden kann, wäre bei dieser Lösung relativ einfach durch das Zwischenschalten eines Zeitgliedes mit konstanter Verzögerung in die Steuerung des Wegeventils 8 erreichbar.

Die Anordnung der Bohrungen 9; 10 und Leitungen 13; 14 ist mit dem gleichen positiven Effekt an jedem anderen spielbehafteten Verbindungspunkt der im Kraftfluß zwischen Antrieb und Stößel 1 liegenden Kraftübertragungsglieder möglich. Bei einer Anordnung der Bohrungen 9; 10 innerhalb des Lagers eines Exzenterrades in dem im Kopfstück der Presse drehfest angeordneten Exzenterradbolzen innerhalb des Lagers eines Exzenterrades wird zusätzlich das Gewicht der Pleuel 21 und der Exzenterräder bei der Ausbalancierung mit erfaßt. Die Signalübertragung von den feststehenden Meßstellen am Kopfstück der Presse ist in der Praxis einfacher und problemloser realisierbar als aus einem beweglichen Maschinenteil, wie z. B. dem Stößel 1 der Presse.

Claims

Erfindungsanspruch:

1. Einrichtung zur automatischen Regelung des Ausbalancierungsdruckesan Pressen,deren Stößel- und Oberwerkzeuggewicht mit Hilfe von mit Druckluft beaufschlagbaren Kolben-Zylinder-Einheiten kompensiert wird, wobei als Stellgröße für die Regelung des Luftdruckes in den Kolben-Zylinder-Einheiten die durch Meßglieder erfaßte Veränderung der Lage von zwei im Kraftfluß zwischen Antrieb und Stößel liegenden Kraftübertragungsgliedern zueinander innerhalb des vorgegebenen Spiels verwendet wird, gekennzeichnet dadurch, daß mindestens eine der Anlageflächen eines Kraftübertragungsgliedes mit einer Bohrung (9; 10) versehen ist, die durch eine Leitung (13; 14) mit einer Vordrossel (11; 12) verbunden ist, die ihrerseits mit einer Ölpumpe (15) in Verbindung steht und daß zwischen der Bohrung (9; 10) und der Vordrossel (11; 12) ein in Abhängigkeit vom Druckniveau des Ölstromes in der Leitung (13; 14) wirkendes Schaltelement angeordnet ist.
2. Einrichtung zur automatischen Regelung des Ausbalancierungsdruckes nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß als Schaltelement ein elektrischer Druckschalter (22; 23) oder ein elektronisches Druckmeßgerät mit der druckölführenden Leitung (13; 14) verbunden ist, dessen Ausgangssignale auf ein oder mehrere, das Einströmen bzw. Ablassen von Druckluft in die bzw. aus den Kolben-Zylinder-Einheiten (3) schaltende, elektro-magnetisch betätig bare Wegeventile (8) geführt werden.
3. Einrichtung zur automatischen Regelung des Ausbalancierungsdruckes nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß als Schaltelement ein das Einströmen bzw. Ablassen von Druckluft in die bzw. aus den Kolben-Zylinder-Einheiten (3) schaltendes, hydraulisch betätigbares Wegeventil direkt mit der druckölführenden Leitung (13; 14) verbunden ist.
4. Einrichtung zur automatischen Regelung des Ausbalancierungsdruckes nach Punkt ^gekennzeichnet dadurch, daß als spielbehafteter Verbindungspunkt der Kraftübertragungsglieder die stößelseitige Lagerung eines Pleuelbolzens (2) im Pleuel (21) vorgesehen ist, wobei die obere und die untere Anlagefläche des Pleuelbolzens (2) oder eine der beiden Anlageflächen mit je einer durch eine separate Leitung (13; 14) mit der Ölpumpe (15) verbundenen Bohrung (9; 10) versehen ist.
5. Einrichtung zur automatischen Regelung des Ausbalancierungsdruckes nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß als spielbehafteter Verbindungspunkt der Kraftübertragungsglieder die Lagerung eines Exzenterrades auf einem im Kopfstück der Presse drehfest angeordneten Exzenterradbolzen vorgesehen ist, wobei die obere und die untere Anlagefläche des Exzenterradbolzens oder eine der beiden Anlageflächen mit je einer durch eine separate Leitung (13; 14) mit der Ölpumpe (15) verbundenen Bohrung (9; 10) versehen ist.
6. Einrichtung zur automatischen Regelung des Ausbalancierungsdruckes nach Punkten 1,4 und 5, gekennzeichnet dadurch, daß die Anlageflächen des Kraftübertragungsgliedes—beispielsweise des Pleuelbolzens (2) oder des Exzenterradbolzens — mit konzentrisch zu den Bohrungen (9; 10) ausgeführten Ringnuten (16; 17) versehen sind, die durch eine weitere Leitung (19) mit einem drucklosen Ölbehälter (20) verbunden sind.