DD279639A1

DD279639A1 - Antrieb fuer mechanische pressen

Info

Publication number: DD279639A1
Application number: DD32526289A
Authority: DD
Inventors: Gregor Geist; Wieland Petter; Rolf Zeidler; Reimund Neugebauer; Albert Wawrzyniak; Manfred Kaatze; Siegfried Klavehn
Original assignee: Warnke Umformtech Veb K
Priority date: 1989-01-27
Filing date: 1989-01-27
Publication date: 1990-06-13
Also published as: JP2735655B2; JPH02200399A; DE3935011A1; DE3935011C2

Abstract

Der Antrieb ist insbesondere zum Umformen von Blech bei hohen Hubzahlen, wobei eine geringe Auftreffgeschwindigkeit beim Schliessen des Werkzeuges realisiert und die reduzierte Geschwindigkeit des Pressenantriebes vor der Durchfuehrung des Umformens wirksam werden soll sowie an die unterschiedlichen Ziehtiefen der jeweiligen Presswerkzeuge anpassbar sein soll. Erfindungsgemaess wird das dadurch erreicht, dass der Druckpunkt des Stoessels als zweiseitig beaufschlagbarer Arbeitszylinder mit Differenzkolben ausgebildet ist, der eine hydraulisch angetriebene und dem mechanischen Pressenantrieb ueberlagerte gesteuerte Hubbewegung des Pressenstoessels in beide Bewegungsrichtungen ermoeglicht, wobei die kurz vor Ziehbeginn eingeleitete Beschleunigung des Stoessels entgegen der Ziehrichtung mit anschliessender Abbremsung nach Umformbeginn dadurch erreicht wird, indem ein Teleskopkolben vom Pressenantrieb zwangsangetrieben wird, der seinerseits Druckfluessigkeit in den oberen Druckmittelraum des Stoessels verdraengt, so dass eine Hubbewegung des Stoessels in entgegengesetzter Richtung zum Arbeitskolben, der mit dem mechanischen Pressenantrieb gekoppelt ist, entsteht und das diese entgegen der Ziehrichtung erfolgte Beschleunigung des Stoessels bei Umformbeginn dadurch stetig abgebremst wird, dass die zwischen Antriebs- und Umformkraft eingespannte Druckfluessigkeit im unteren Druckmittelraum des Stoessels ueber den sich stetig verkleinernden Drosselquerschnitt des sperrbaren Drosselventils in den Druckmittelbehaelter verdraengt wird. Fig. 1

Description

Hierzu 3 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet dar Erfindung

Die Erfindung betrifft einen Antrieb für mechanische Pressen, insbesondere zum Umformen von Blech bei hohen Hubzahlen.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Nach dem DD-WP 220487 ist ein Antrieb für mechanische Pressen bekannt, bei dem die Anpassung der Stößelgeschwindigkeit an die technologischen Bedingungen in bestimmten Hubbereichen durch eine zweistufige Getriebeanordnung zwischen Antrieb und Stößel, bestehend aus einem Leerlaufgetriebe und einem Lastgetriebe, erreicht wird. Das Lastgetriebe ist als Kurvenkoppelgetriebe ausgeführt, bestehend aus einer mit dem Antriebsrad verbundenen Kurbel und einem zweiteiligen Schiebepleuel, dessen beide Teile zueinander teleskopartig in ihrer Länge verschiebbar gelagert sowie während der Arbeitsphase auf einem aus zwei sich aufeinander abwälzenden Kurvensegmenten bestehenden Kurvengelenk abgestützt sind. Bei dieser Lösung ist durch die starre Gestaltung des Bewegungsablaufes eine Anpassung an die jeweilige Zietiefe der zu fertigenden Teile nicht gegeben. Weiterhin ist die Herstellung dieser Lösung sehr aufwendig, da die Kurvenkoppelgetriebe hohe mechanische Aufwände beanspruchen.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung ist es, die Werkstückqualität zu verbessern, den umformvorfahrensbedingten Lärm zu senken und durch d^; ι dadurch mögliche Erhöhung der Pressenhubzahl die Ausstoßleistung zu steigern.

Wesen der Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, mit möglichst geringem technischen Aufwand einen Pressenantrieb zu schaffen, der bei hohen Hubzahlen eine geringe Auftreffgeschwindigkeit beim Schließen des Werkzeuges realisiert, wobei die reduzierte Geschwindigkeit des Pressenantriebes vor der Durchführung des Umformens wirksam wird und an die unterschiedlichen Ziehtiefen der jeweiligen Preßwerkzeuge anpaßbar ist.

Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, daß der Druckpunkt des Stößels als zweiseitig beaufschlagbarer Arbeitszylinder mit Differenzkolben ausgebildet und ein Teleskopkolben eines vorzugsweise fest im Stößel angeordneten Teleskopzylinders vom Pressenantrieb durch einen höhenveränderlichen und mit Anschlagstange gekoppelten Anschlag zwangsantreibbar ist, ein Druckmittelraum des Teleskopzylinders mit einem oberen Druckmittelraum des Stößels über ein entsperrbares Rückschlagventil, dessen freie Durchflußrichtung zum Druckmittelraum besteht, wirkverbunden ist, ein unterer Druckmittelraum des Stößels über ein sperrbares und vom Relativweg des Differenzkolbens wegabhängig veränderbares Drosselventil mit einem Druckmittelbehälter wirkverbunden ist und der Druckmittelbehälter mit dem Druckmittelraum des Teleskopzylinders über ein entsperrüares Rückschlagventil, dessen freie Durchflußrichtung zum Druckmittelraum besteht, wirkverbunden ist. Die Anschlagstange des Teleskopkolbens ist mittels eines Sperrkolbens in einem im Pressengestell angeordneten Sperrzylinder hubbeweglich gelagert und steht mit einem einstellbaren Anschlag in Wirkverbindung.

Der Differenzkolben ermöglicht eine hydraulisch angetriebene und dem mechanischen Pressenantrieb überlagerte gesteuerte Hubbewegung des Pressenstößels in beide Bewegungsrichtungen, wobei die kurz vor Umformbeginn eingeleitete Beschleunigung des Stößels entgegen der Ziehrichtung mit anschließender Abbremsung nach Umformbeginn dadurch erreicht wird, daß der Teleskopkolben vom Pressenantrieb über den Anschlag der Anschlagstange zwangsangetrieben wird, der seinerseits Druckflüssigkeit in den oberen Druckmittelraum verdrängt, so daß eine Hubbewegung des Stößels in entgegengesetzter Richtung zum Antriebskolben, der mit dem mechanischen Pressenantrieb gekoppelt ist, entsteht und Has weiterhin diese entgegen der Ziehrichtung erfolgte Beschleunigung des Stößels bei Umformbeginn dadurch stetig abgebremst wird, daß die zwischen Antriebskraft und UmforrrÄreft eingespannte Druckflüssigkeit im unteren Druckmittelraum des Stößels über den stetig verkleinernden DrosselquerschniU des sperrbaren Drosselventils in den Druckmittelbehälter verdrängt wird. Die Anschlagstange kann auch fest oder mittels anderer bekannter Verstelleinrichtungen im Pressengestell angeordnet sein. Es liegt auch im Rahmen der Er*^: dung, diese Lösung bei Schneidpresse anzuwenden.

Ausführungsbeteplel

Die Lösung wird nachfolgend an einem in den Figuren 1 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispiel beschrieben. Dabei zeigen:

Fig. 1: Hybridantrieb arr Beispiel eines Zwei-Punkt-Stößels mit Kurbelantrieb Fig.2: Bewegung: phatön ues Hydraulikantriebs in Abhängigkeit von der Kurbelstellung des Pressenantriebs im

Zusammenhang mit dem Werkze' g -dargestellt in den Lagen 2.1. bis 2.8. Fig. 3: Darstellung des Weg- und Geschwindigkeitsverlaufes des Stößels in Abhängigkeit von der Kurbelstellung des

Pressenantnebes Fig.4: Detaildarst'jllung aus Fig.3.

Die Beschreibung des Hybridantriebes erfolgt über den Arbeitszyklus eines Stößelhubes. Dabei ist die Ausgangslage der obere Totpunkt (OT) des Kurbelantriebes (Fig.2 - Lage 2.1.).

Während der mit dem Kurbelantrieb gelenkig gekoppelte Arbeitskolben 1 die oberste Lage einnimmt, befindet sich der Stößel 2 um den Arbeitshub 31 des Hydraulikantriebes tiefer und stützt sich mechanisch auf dem Arbeitskolben 1 im oberen Druckmittelraum 3 ab.

Der Arbeitskolben 1 ist als Differenzkolben ausgebildet mit der kleineren oberen Druckmittelwirkflächa 32 und der größeren unteren Druckmittelwirkfläche 33, die sich jeweils über den oberen Druckmittelraum 3 und den unteren Druckmittelraum 4 am Stößel 2 abstützen. Beide Druckmittelräume 3 und 4 sind mit dem Druckmittelbehälter 27 verbunden, dessen Druckflüssigkeit pneumatisch vorgespannt ist, wobei der Pneumatikdruck mittels Druckpegeleinrichtung 28 unterschiedlich einstellbar ist. Das Gewicht des Stößels 2, einschließlich Oberwerkzeug 26, ist mittels Ausbalancierzylinder 30 in bekannter Weise ausbalanciert. Die Differenz der oberen und unteren Druckmittelflächen 32 und 33 gewährleistet als Produkt mit dem Druck im Druckmittelraum 27 eine Kraft auf den Stößel 2, die bei begrenzter Überausbalancierung dessen untere mechanisch begrenzte Lage sichert. In der Verbindungsleitung zwischen unterem Druckmittelraum 4 und Druckmittelbehälter 27 befinden sich parallel angeordnet das Rückschlagventil 9, das sperrbnre Drosselventil 10 und das Druckbegrenzungsventil 11. Das in Sperrstellung befindliche Drosselventil 10, das in Ausflußrichtung aus dem unteren Druckmittelraum 4 sperrende Rückschlagventil 9 und das nls Sicherheitsventil bei Überdruck im unteren Druckmittelraum 4 fungierende Druckbegrenzungsventil 11 schließen die Druckflüssigkeit im Druckmittelraum 4 ein, so daß keine Relativbewegung zwischen Arbeitskolben 1 und Stößel 2 möglich ist. Der Stößel bewegt sich mit der Geschwindigkeit des Arbeitskolbens 1 abwärts.

Mit dem Stößel 2 starr verbunden ist der Teleskopzylinder 5 mit dem in Bewegungsrichtung des Stößels 2 verschiebbaren Teleskopkolben 6. Die Anschlagstange 8 mit dem Anschlag 7 ist im mit dem Pressengestell gekoppelten Sperrzylinder 12 so verbunden, daß bei Stößelvorlauf der Teleskopkolben 6 durch den Anschlag 7 angetrieben wird. Die Anschlagstange 8 ist im Sperrzylinder 12 hubbeweglich gelagert und kann mittels des Sperrkolbens 17, der mit der Anschlagstange 8 verbunden ist, starr eingespannt werden. Die Einspannung erfolgt durch den im Druckmittelraum 34 vorhandenen Druck gegen den verstellbaren Anschlag 18. Der Druckmittelraum 34 ist mit dem Druckmittelbehälter 14 verbunden, dessen Druckflüssigkeit pneumatisch vorgespannt ist. Die pneumatische Vorspannung ist mittels Druckregeleinrichtung 29 variierbar. In der Verbindungsleitung zwischen Druckmittelraum 34 und Druckmittelbehälter 14 sind parallel angeordnet das ir) Ausflußrichtung vom Druckmittelraum 34 sperrende Rückschlagventil 13, das Wegeventil 15 und das als Überlastungsschutz für den Sperrzylinder 12 dienende Druckbegrenzungsventil 16. Der Druckmittelraum 37 des Teleskopzylinders 5 ist einerseits verbunden mit dem oberen Druckmittelraum 3 des Stößels 2 und andererseits mit dem Druckmittelraum 27. Die entsperrbaren Rückschlagventile 20 und 35 in den Leitungen zwischen dem oberen Druckmittelraum 3 und dom Teleskopzylinder 5 sowie zwischen dem Teleskopzylinder 5 und dem Druckmittelbehälter 27 sind jeweils sperrend in Richtung des Druckmittelbehälters 27 angeordnet mit wahlweiser Entsperrung.

Der Anschlag 7 wird in seiner Höhe in Abhängigkeit von der Stößelverstellung und der Ziehtiefe durch den verstellbaren Anschlag 18 so eingestellt, daß bei vorlaufendem Stößel 2, und mit diesem der Teleskopzylinder 6, einschließlich Teleskopkolben 6, kurz vor Auftief fen des Oberwerkzeuges 26 auf dem Werkstück 21 mechanische Berührung zwischen Anschlag 7 und Teleskopkolben 6 entsteht (Fig. 2 - Lage 2.2).

Kurz vor der mechanischen Berührung zwischen Anschlag 7 und Teleskopkolben 6 erfolgt durch die Steuerkurve des Pressenantriebes die Umschaltung des sperrbaren Drosselventils 10 auf Drosselstellung. Die Drosselcharakteristik des entsperrbaren Drosselventils 10 wird zwangsgesteuert über den Antriebshub des Hydraulikantriebes 31 und verändert eingestellt in Abhängigkeit von der jeweiligen Umformkraft je Werkzeug, von der Pressenhubzahl und der Ziehtiefe. Die Drosselcharakteristik über den Hub 31 ist dabei so ausgelegt, daß der Strömungswiderstand der Druckflüssigkeit in der ersten Hubhälfte gering ist und dann bis zur Berührung von Antriebskolben 1 und Anschlagkolben 19 stetig zunimmt. Der Anschlagkolben 19 steht mit einer hydraulischen Überlastsicherung 36 in Wirkverbindung. Mit Berührungsbeginn von Anschlag 7 und Teleskopkolben 6 wird bei weiterem Stößelverlauf und geschlossenem entsperrbare. Rückschlagventil 20 Druckflüssigkeit aus dem Teleskopzylinder S in den oberen Druckmittelraum 3 verdrängt, wodurch der Stößel 2 relativ zum Antriebskolben 1 angehoben wird. Die Dih'erenz der Vorlaufgeschwindigkeit des Arbeitskolbens 1 und der Rücklaufgeschwindigkeit des Stößels 2 ist dabei die wirksame Auftreffgeschwindigkeit zwischen Obsrwerkzeug 26 und Werkstück 21.

Der Teleskopkolben 6 gewährleistet in Abhängigkeit von seiner Stufung eine weitgehend stetige Volumenstromzunahme und damit eine entsprechende Geschwindigkeitsänderung des Stößels 2. Er garantiert einen auf die Menge und Zeit bezogenen dosierten Volumenstrom, der unabhängig von der Pressenhubzahl und Ziehtiefe ein konstantes Verhältnis zur jeweiligen Stößelgeschwindigkeit hat. Dadurch, daß der vorlaufende Stößel 2 selbst als Antrieb für seinen Rückhub fungiert, beschränkt sich die Abstimmung der Auftreffgeschwindigkeit auf die Einstellung des Anschlages 7.

Nach dem Auftreffen des Oberwerkzeuges 26 auf das Werkstück 21 (Fig. 2 - Lage 2.3.) wirkt die Kissenkraft über die Druckbolzen 23, den Ziehring 22 und das Werkstück 21 dem vorlaufenden Stößel 2 über das Oberwerkzeug 26 entgegen. Von diesem Zeitpunkt an erfolgt das Abbremsen des Stößels 2, der zuvor, relativ zum Arbeitskolben 1, mittels Teleskopkolben 6 in Rückhubrichtung beschleunigt wurde. Die Kissenkraft dient als Antriebskraft für die weitere Hubbewegung zwischen Arbeitskolben 1 und Stößel 2. Der Druck im unteren Druckmittelraum 4 bestimmt im Zusammenhang mit dem momentanen Öffnungsquerschnitt im sperrbaren Drosselventil 10 den Volumenstrom der Druckflüssigkeit aus diesem zum Druckmittelbehälter 27 und damit die Geschwindigkeit der sich nähernden Arbeits- olben 1 und Anschlagkolben 19. Der Stößel 2 verbleibt kurzzeitig in Ruhe, bis die Stößelkraft, als Produkt vom Druck im unteren Druckmittelraum 4 und unterer Druckmittelwirkfläche 33, die Kissenkraft übersteigt. Danach bewegt sich das zwiscl ien Oberwerkzeug 26 und Ziehring 22 eingespannte Werkstück 21 um den Abstand zwischen Auftreff- und Umformbeginn 25 weiter (Fig. 2 - Lage 2.4.). Nunmehr wirkt tatsächlich zur Kissenkraft die Umformbarkeit als Antriebskraft auf den Stößel 2. W.e bei Wirkbeginn der Kissenkraft verbleibt der Stößel 2 kurzzeitig in Ruhe, bis Kraftgleichgewicht zwischen Stößel 2 und den zusätzlich durch das Unterwerkzeug 24 wirkenden Kräfte besteht. Danach nähern sich Antriebskolben 1 und Anschlagkolben 19 mit abnehmender Geschwindig!xeit infolge des abnehmenden Drosselquerschnittes im sperrbaren Drosselventil 10 bis zu deren mechanischen Berührung (Fig. 2-Lage 2.5.). Von diesem Zeitpunkt an ist der hydraulisch angetriebene Stößelrückzug zur Auftreffstoßdämpfung beendet und die weitere Stößelbewegung wird durch den mechanischen Antrieb des Antriebskolbens 1 bestimmt. Bei Erreichen der oberen mechanischen Lage des Teleskopkolbens 6 bzw. bei Überschreiten des Nenndruckes im Teleskopzylinder 5 erfolgt die Umschaltung des Wegeventils 15 auf Durchgang, und der Sperrkolben 17 verdrängt die Druckflüssigkeit aus dem Druckmittelraum 34 in den Druckmittelbehälter 14. Die Fig. 2- Lage 2.6. zeigt den Stößel 2 im unteren Totpunkt (UT).

Beim Stößelrückhub nach dem unteren Totpunkt bleibt die Druckflüssigkeit durch das geschlossene Rückschlagventil 35 im oberen Druckmittelraum 3 eingeschlossen, so daß keine Relativbewegung zwischen Arbeitskolben 1 und Stößel 2 stattfindet. Der Teleskopkolben 6 und der Sperrkolben 17 werden durch die Drücke in den Druckmittelräumen 27 und 14 in ihre Ausgangslage zurückgedrückt.

In der oberen Hubphase des Stößels (Fig. 2 - Lage 2.7.) werden die Rückschlagventile 35 und 20 entsperrt, so daß der an der unteren Druckmittelwirkfläche 33 angreifende und sich am Stößel 2 abstützende Druck die Stößelmasse gegen die Ausbalancierung infolge des Druckflüssigkeitsstromes vom Druckmittelbehälter 27 über das Rückschlagventil 9 in den unteren Druckmittelraum 4 in die mechanisch begrenzte tiefste Arbeitslage verschiebt (Fig. 2 - Lage 2.8.). Der Stößel 2 befindet sich wieder in seiner Ausgangslage für den nächsten Arbeitshub.

Claims

1. Antrieb für mechanischo Pressen, insbesondere zum Umformen von Blech bei hohen Hubzahlen, bestehend aus einem Antrieb zur Umwandlung der rotierenden Bewegung des Stößels und aus einem zweiten Bewegungssystem, deren Übertragungsfunktion während einer bestimmten Phase des Stößelhubes überlagert sind, gekennzeichnet dadurch,

- daß der Druckpunkt des Stößels (2) als zweiseitig beaufschlagbarer Arbeitszylinder mit Differenzkolben (1) ausgebildet und ein Teleskopkolben (6) eines vorzugsweise fest im Stößel (2) angeordneten Teleskopzylinders (5) vom Pressenantrieb durch einen höhenveränderlichen und mit Anschlagstange (8) gekoppelten Anschlag (7) zwangsantreibbar ist,

- ein Druckmittelraum (37) des Teleskopzylinders (5) mit einem oberen Drucrnittelruam (3) des Stößels (2) über ein entsperrbares Rückschlagventil (35), dessen freie Durcf flußrichtung zum Druckmittelraum (3) besteht, wirkverbunden ist,

- ein unterer Druckmittelraum (4) des Stößels (2) über ein sperrbares und vom Relativweg des Differenzkolbens (1) wegabhängig veränderbares Drosselventil (10) mit einem Druckmittelbehälter (27) wirkverbunden ist und

- der Druckmittelbehälter (27) mit dem Druckmittelraum (37) des Teleskopzylinders (5) über ein entsperrbares Rückschlagventil (20), dessen freie Durchflußrichtung zum Druckmittelraum (37) begeht, wirkverbunden ist.

2. Antrieb für mechanische Pressen nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Anschlagstange (8) des Teleskopkolbens (6) mittels eines Sperrkolbens (17) in einem im Pressengestell angeordneten Sperrzylinder (12) hubbeweglich gelagert ist und mit einem einstellbaren Anschlag (18) in Wirkverbindung steht.