DD226145A3

DD226145A3 - Einrichtung zur automatischen regelung des ausbalancierungsdruckes an pressen

Info

Publication number: DD226145A3
Application number: DD24907683A
Authority: DD
Inventors: Juergen Greis; Guenter Aderhold; Martin Wagner
Original assignee: Juergen Greis; Guenter Aderhold; Martin Wagner
Priority date: 1983-03-23
Filing date: 1983-03-23
Publication date: 1985-08-14
Also published as: DE3347392A1

Abstract

Das Ziel ist eine automatische Regelung des Luftdruckes in Kolben-Zylinder-Einheiten zum Ausgleich des Stoessel- und Oberwerkzeuggewichtes einer Presse. Die Aufgabe liegt in der Schaffung einer Loesung zur Erfassung der Veraenderungen der Lage von zwei Kraftuebertragungsgliedern innerhalb deren vorgegebenen Spiels zueinander. Erfindungsgemaess wird das dadurch geloest, dass an zusammenwirkenden Kraftuebertragungsgliedern eines spielbehafteten Verbindungspunktes der im Kraftfluss liegenden Kraftuebertragungsglieder ein hydro-mechanisches Messwertsystem, vorzugsweise aus mindestens einem Kolben und einem Zylinder bestehend, angeordnet ist, das ueber eine Druckleitung, in der nacheinander ein Druckaufnahmesystem, ein Druckbegrenzungsventil und ein Rueckschlagventil angeordnet sind, mit einer Zuleitung in Wirkverbindung steht. Bei einer beispielsweise auftretenden Spielverkleinerung zwischen den Kraftuebertragungsgliedern erhoeht sich der Oeldruck im Oelraum des Zylinders und der Druckleitung, der durch das Druckaufnahmesystem registriert wird. Dieses Signal wird zum Befehligen fuer ein Fuellen der Kolben-Zylinder-Einheiten benutzt. Beim Erreichen des Ausbalancierungszustandes des Stoessels stellen sich die alten, gewollten Spiel- und Druckverhaeltnisse wieder ein, wodurch das Fuellen der Kolben-Zylinder-Einheiten beendet wird. Figur

Description

a) Titel der Erfindung

Einrichtung zur automatischen Regelung des Ausbalancierungsdruckes an Pressen

b) 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.

c) Charakteristik der bekannten technischen- Lösungen

Es sind bereits verschiedene technische Lösungen bekannt, bei denen die durch Meßglieder erfaßte Veränderung der Lage von zwei im Kraftfluß zwischen Antrieb und Stößel liegenden Kraftübertragungsgliedern zueinander innerhalb des vorgegebenen Spiels als Stellgröße für die Regelung des Luftdruckes in den mit dem Stößel verbundenen Kolben-Zylinder-Einheiten verwendet werden« Bei einer bekannten Lösung dieser Art (DE-OS 28 07 738) ist als Meßglied ein in einem Pestpunkt des Stößels schwenkbar gelagerter Tasthebel angeordnet, dessen einer Hebelteil mit der Spindelmutter der Stößelverstellung und dessen anderer Hebelteil mit am Stößel befestigten, als Stellgerät dienenden Steuerelementen zur Betätigung der Drucklufteinlaß- und Druckluftauslaßventile der Ausbalancierungseinrichtung zusammenwirkt und somit eine automa-

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tische 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 zu 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 in jedem Fall störanfällig, so daß die Funktionssicherheit unter den rauhen Bedingungen im Pressenbetrieb nicht gewährleistet werden kann»

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 Steuerung der Meßwerte nur im Stillstand der Presse möglich ist, so daß auch jede weitere Korrektur des Luftdruckes, ζ·Β» 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 28 19 133) zwischen den als Stellgerät dienenden Steuerelementen und dem Drucklufteinlaß- und Druckluftauslaßventil der Ausbalancierungseinrichtung ein Stellmotor mit Getriebe und Kontaktmanometer swischenge-

schaltet. Dabei erfolgt die Einstellung des Luftdruckes der Ausbalancierungseinrichtung nach jedem Werkzeugwechsel zur. Stillstand der Presse, während die Aufrechterhaltung des eingestellten Luftdruckes während des Betriebes der Presse mit Eilfe des Kontaktinanoineters sichergestellt wird. Als ein Mangel dieser Lösung ist neben der unzureichenden Punktionssicherheit des als Tasthebel ausgeführten mechanischen Meßgliedes der relativ hohe, zusätzliche gerätetechnische Aufwand zur Aufrecht erhaltung des eingestellten Luftdruckes während des Betriebes der Presse anzusehen., . Bei einer anderen bekannten Lösung (DS-OS 30 07 77^) ist als Meßglied ein Differentialtransfonsat or 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 "7erstärkerschaltung die Betätigung der Drucklufteinlaß- und Druckluf.tauslsßventile der Ausbalanciarungseinrichtung bewirkt, Sun Schutz des empfindlichen Heßcerates ist dasselbe auf einen durch eine Hubeinrichtung vertikal verschiebbaren Schlitten angeordnet, der nur be is T/erkzeugvjechsel an die ließstelle herangeführt und während des Betriebes der Presse von dieser abgehoben vjird,

nachteilig -;7irkt sich auch bei dieser Lösung der hohe steuerungs- und gerätetechnische Aufwand sovjie die bedingte Punktionssichsrhsi" dar hocheniofindlichen Meßgeräte unter den rauhen Bedingungen des Pressenbetrisbe-s aus» 3in weiterer liangel besteht darin, daß Abweichungen

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d) Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung ist es, mit relativ geringem technischen Aufwand eine zuverlässige, den rauhen Bedingungen im Pressenbetrieb angepaßte automatische und kontinuierliche Regelung des Luftdruckes in den Kolben-Zylinder-Einheiten zum Ausgleich des Stößel- und Oberwerkzeuggewichtes einer Presse zu erreichen,

e) Wesen der Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung liegt in der Schaffung einer einfachen, funktionssicheren lösung zur Erfassung der Veränderungen der Lage von zwei im Kraftfluß zwischen Antrieb und Stößel liegenden Kraftübertragungsgliedern innerhalb' deren vorgegebenen Spiels zueinander und deren nutzung zur Signalgewinnung für die Regelung des Luftdruckes in den .Kolben-Zylinder-Einheiten.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst,.daß an zusammenwirkenden Kraftübertragungsgliedern eines spielbehafteten Verbindungspunktes der im Kraftfluß liegenden Kraftübertragungsglieder ein hydro-mechanisches Meßwertsystem, vorzugsweise bestehend aus mindestens einem Kolben und mindestens einem Zylinder, angeordnet ist, das über eine Druckleitung, -in der nacheinander ein Druckaufnahmesystem, beispielsweise aus einem auf Druckerhöhung reagierenden Druckschalter und einem auf Druckabfall reagierenden Druckschalter bestehend, ein Druckbegrenzungsventil und ein Rückschlagventil angeordnet sind, mit einer Zuleitung in Wirkverbindung steht. Als spielbehafteter Verbindungspunkt der im Kraftfluß liegenden Kraftübertragungsglieder ist der Druckpunkt zwischen Druckspindel und Rückzugsscheibe vorgesehen.

Die Zuleitung steht wiederum mit dem Schmiersystem der Maschine in Wirkverbindung, wodurch der Schmierdruck auch in der vorgenannten Lösung die Druckverhältnisse bestimmt. Somit erfolgt im Bedarfsfall die Zuführung des Öls über diesen Anschluß«

Durch das in der Druckleitung angeordnete Rückschlagventil wird jedoch innerhalb der vorgeschlagenen Lösung ein abgeschlossenes Ölvolumen realisiert und die Zuführung von öl wird nur bei Leckverlusten o.ä» notwendig. Das in der Druckleitung angeordnete Druckbegrenzungsventil dient als Überlastsicherung der Regeleinrichtung des Ausbalancierungsdruckes.

Zur Punktionsfähigkeit der Lösung steht das Druckaufnahmesystem in direkter Wirkverbindung mit dein Wegeventil der mit Druckluft beaufschlagbaren Solben-Zylinder-Einheiten.

Verkleinert sich während des Betriebes der Presse durch Leckverluste im Pneumatiksystem oder durch eine Masseerhphung des StöBels durch Werkzeugwechsel das Spiel zwischen der Druckspindel und der Rückzugsscheibe annähernd bis "ITuIl, so erhöht sich der Öldruck im ölraum des Zy-.linders und in der Druckleitung bis zum Rückschlagventil. Diese Druckerhöhung bewirkt ein Schalten des Druckschalters, dessen Zustandsänderung über das Wegeventil ein Pullen der Kolben-Zylinder-Eiüheiten einleitet» Dadurch ändert sich der unterausbalancierte Zustand des Stößels und der Öldruck im Ölraum des Zylinders und der Druckleitung erreicht nach und nach seinen ursprünglichen Druckwert. Nach Erreichen des bestimmten Druckwertes wird durch Schalten des Druckschalters und der dadurch hervorgerufenen Zustandsänderung des Wegeventils das Füllen der Kolben-Zylinder-Einheiten beendet und der Stößel ist ausbalanciert, d.h., er hat eine geringfügige, in der Praxis gewollte Überausbalancierung erreicht.

f) Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Die zugehörigen Zeichnungen zeigen: Pig. 1ί Prinzipielle Darstellung der Regeleinrichtung des Ausbalancierungsdruckes im. Schnitt

Pig. 2: Detailansicht des hydro-me chanische n Meßwertsystems im Ausbalancierungszustand

Fig, 3: Detailansicht des hydro-mechanischen Meßwert-Systems im Unterausbalancierungszustand

Das hydro-mechanische Meßwertsyst em ist vorzugsweise am spielbehafteten Verbindungsstück im Druckpunkt 1 des nicht weiter dargestellten Stößels 4 zwischen Druckspindel 2 und Rückzugsscheibe 3 angeordnet. Dieses Meßwertsystem besteht aus einem Kolben 5 mit entsprechendem Zylinder 6* Der im Zylinder 6 befindliche Ölraum ist über eine Druckleitung-, 7> in der nacheinander ein Druckaufnahmesystem, beispielsweise aus einem auf Druckerhöhung' reagierenden Druckschalter 9 und einem auf Druckabfall reagierenden Druckschalter 8 bestehend, ein Druckbegrenzungsventil 10 und ein Rückschlagventil 11 angeordnet sind, mit einer Zuleitung 12 verbunden· Diese Zuleitung 12 steht mit dem Schmiersystem der Maschine in Wirkverbindung*

Zum Druckpunkt 1 gehört auch das mit der Ausbalancierungseinrichtung nichts zu tun habende hydraulische Kissen zur Überlastsicherung der Preßkraft der Presse. Die Ausbalancierungseinrichtung besteht aus dem Ausbalancierungszylinder 14, der im Kopfstück oder im Seitenständer der · Maschine befestigt und mit der Kolbenstange 15 am Stößel 4 befestigt ist und durch beaufschlagten Luftdruck in der Sollwertgröße die Masse des Stößels 4 mit bzw. ohne Werkzeugankopplung ausbalanciert» Das System der Ausbalancierung besteht weiter aus den Druckleitungen 16, die das Druckwächtersystem 17, den Druckbehälter 18, das Wegeventil 19, den Schalldämpfer 20 und das pneumatische Zuleitungssystem 21 miteinander verbinden* Verkleinert sich während des Betriebes der Presse durch Leckverluste im Pneumatiksystem der Ausbalancierung oder durch eine Messeerhöhung des Stößels durch Werkzeugwechsel das Spiel zwischen der Druckspindel 2 und der Rückzugs-

scheibe 3 annähernd bis Null, wie in Pig* 3 dargestellt, so erhöht sich durch Eindrücken des Kolbens 5 iß den Zylinder 6 der Öldruck im Ölrauin des Zylinders δ und in der Druckleitung 7 bis zum Rückschlagventil 11. Diese Druckerhöhung bewirkt ein Schalten des Druckschalters 9» dessen Zustandsänderung über das Wegeventil 19 ein Pullen mit Druckluft der Ausbalancierungszylinder 14- einleitet. Dadurch ändert sich der unterausbalancierte Zustand des Stößels, wodurch sich auch das Spiel zwischen der Druckspindel 2 und der Rückzugsscheibe 3 wieder vergrößert und damit der Öldruck im Ölraum des Zylinders δ und der Druckleitung 7 bis zum Rückschlagventil 11 sich seinem ursprünglichen Druckwert wieder nähert. Wenn der Stößel 4 „seinen .ausbalancierten Zustand, in der Praxis ,,.wird ,.-.eine. . geringfügige Überausbalancierung angestrebt, erreicht hat, so stellt sich zwischen der Druckspindel 2 und der Rückzugsscheibe 3 das Spiel ein, durch das das hydro-mechanische Meßwertsystem einschließlich Druckleitung 7 seinen ursprünglichen, den Ausbalancierungszustand charakterisierenden Druckwert erreicht. Auf diesen Druckwert spricht der Druckschalter 9 as, dessen Zustandsänderung das Wegeventil 19 schließt und das Pullen der Ausbalancierungszylinder 14 mit Druckluft beendet.

Nach einem Werkzeugwechsel, bei dem sich die Masse des Werkzeuges verringert hat, ist der Luftdruck in den Ausbalancierungszylindern 14 für die entsprechende Masse des Stößels 4 mit dem Werkzeug zu groß und es-kommt zu einer überausbalancierung, wie in Fig. 2 gezeigt. Das Spiel zwischen der Druckspindel 2 und der Rückzugsscheibe 3 nimmt einen maximalen Betrag an, wodurch der Ölraum des Zylinders 6 sein maximales Volumen erreicht und damit der Öldruck in diesem ölraum und der Druckleitung 7 bis zum Rückschlagventil 11 bis etwa zu dem durch die Zuleitung 12 vorgespannten Druck sinkt.-Auf diesen Druckwert spricht der Druckschalter 8 an, dessen Zustandsänderung das Wegeventil 19 öffnet, so daß über den Schalldämpfer 20 Luft aus den

Ausbalancierungszylindern 14 entweicht. Wenn nun wiederum der Stößel 4 seinen ausbalancierten Zustand erreicht hat, so stellt sich analog zum vorgenannten Ausbalancierungsbeispiel das Spiel zwischen der Druckspindel 2 und der Rückzugsscheibe 3 sowie der den Ausbalancierungszustand charakterisierende Druck im Ölraum und der Druckleitung 7 ein· Dieser Druckeert ruft eine Zustandsänderung des Druckschalters 8 hervor, wodurch das Wegeventil 19 schließt und das Lüften der Ausbalancierungszylinder 14 beendet ist

Das Druckbegrenzungsventil 10 hat die Funktion, Druckspitzen abzufangen und die Regeleinrichtung vor Überlastung zu schützen,

Das Druckaufnahmesystem,.beispielsweise aus dem Druckschalter 8 und dem Druckschalter 9 bestehend, ist entsprechend"" den vorhandenen Druckverhältnissen ausgelegt und schaltet bei vorbestimmten unteren und oberen Druckgrenzzuständen« Ebenfalls kann dadurch eine Abgleichung des zu erreichenden Ausbalancierungsverhaltens des Stößels4- gering über- bzw, gering unterausbalanciert - erzielt werden.

Claims

Erfindungsanspruch:

1, Einrichtung zur automatischen Regelung des Ausbalancierungsdruckes an Pressen, deren Stößel- und Oberwerkzeuggewicht mit Hilfe von Druckluft beaufschlagbaren Kolben-Zylinder-Einheiten ,kompensiert .,wird, jflobei _: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 Übertragungsgliedern zueinander innerhalb des vorgegebenen Spiels dieser Kraftübertragungsglieder verwendet wird, gekennzeichnet dadurch, daß an zusammenwirkenden Kraftübertragungsgiiedem eines spielbehafteten Verbindungspunktes der im Kraftfluß liegenden Kraftübertragungsglieder ein hydro—mechanisches Meßwertsystem, vorzugsweise bestehend aus mindestens einem Kolben (5>) und mindestens einem Zylinder (δ), angeordnet ist, das über eine Druckleitung (7), in der nacheinander ein Druckaufnahmesystem, beispielsweise aus einem auf Druckerhöhung reagierenden Druckschalter (9) und einem auf Druckabfall reagierenden Druckschalter (8) bestehend, ein Druckbegrenzungsventil (10) und ein Rückschlagventil (11) angeordnet sind, mit einer Zuleitung (12) in Wirkverbindung steht.

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Einrichtung zur automatischen Regelung des Ausbalancierungsdruckes nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß als spielbehafteter Verbindungspunkt der im Kraftfluß liegenden Kraftübertragungsglieder der Druckpunkt (1) zwischen Druckspindel (2) und Rückzugsscheibe (3) vorgesehen ist.

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