DD291291A5

DD291291A5 - Vorrichtung zur steuerung des energetischen verhaltens von antrieben in umformmaschinen

Info

Publication number: DD291291A5
Application number: DD33677189A
Authority: DD
Inventors: Wieland Petter
Original assignee: Komb. Umformtechnik "Herbert Warnke" Erfurt,De
Priority date: 1989-12-29
Filing date: 1989-12-29
Publication date: 1991-06-27
Also published as: DE4042186A1

Abstract

Eine kostenguenstige und geraeuscharme Vorrichtung soll das energetische Verhalten von Antrieben verbessern und dabei funktions- und arbeitsschutzsicher den Brems- und Beschleunigungsprozesz hochgradig realisieren. Erfindungsgemaesz wird das dadurch erreicht, dasz an mindestens einer der rotierenden Wellen des Sekundaergetriebes mindestens eine verstellbare Verdraengereinheit angeordnet ist, deren zeitvariante OElstrommenge und -richtung durch ein Ventil steuerbar ist und als potentieller Energiespeicher ein pneumo-hydraulischer Druckuebersetzer eingesetzt ist. Fig. 1{Umformmaschine; Antrieb; Beschleunigungsprozesz; Bremsprozesz; energetisches Verhalten; Verdraengereinheit}

Description

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Steuerung des energetischen Verhaltens von Antrieben in Umformmaschinen, die auf den Anlauf- und Bremsvorgang an Pressen zur Blech- und Massivumformung wirkt.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Die Anfahr- und Bremsvorgänge von im aussetzenden Betrieb arbeitenden Umformmaschinen werden bevorzugt mit asynchron schaltbaren Reibungskupplungen und -bremsen realisiert. Dabei entsteht an den Reibflächen des Angleichvorganges in Kupplung und Bremse aufgrund des unelastischen Drehstoßes als physikalisches Wirkprinzip unerwünscht ein irreversibler Energieverlust durch Wärmeentwicklung, begleitet von einem ständigen Verschleißvorgang. Die begrenzte Wärmebelastbarkeit der Reibwerkstoffe einerseits und die ständige Erhöhung ihrer Standzeit bei wesentlich gesteigerten Dauerhub und Schaltzahlen haben u. a. zu erheblichen Material- und Fertigungsaufwendungen beim Hersteller geführt.

Zur Reduzierung der Wärmebelastung und des Verschleißes in Kupplung und Bremse wurde eine Vorrichtung nach dem DD-WP 100063 vorgeschlagen, bei der ein ungesteuerter Arbeitszylinder einerseits am Maschinenkörper und andererseits seine Kolbenstange an der Kurbelwelle exzentrisch so angeordnet ic*., daß er im oberen Totpunkt ein Beschleunigungsmoment erzeugen kann. Dieses äußere Moment im oberen Totpunkt wirkt gegen das Haltemoment der Bremse, wodurch bei ihrem Versagen der Stößel ungewollt beschleunigt wird. Darüber hinaus verbleibt Energie in Form von Rastwärme in der Bremse und der Kupplung, abhängig vom Überlaufwinkel aus gestreckter Lage des Arbeitszylinders.

Je größer der Überlaufwinkel ist, um so geringer ist der Energierückgewinnungsgrad. Schließlich sind zur Realisierung dieser Lösung zusätzliche Material- und Fertigungsaufwendungen erforderlich. Nach diesem DD-WP wird weiter der Einsatz eines separaten hydraulischen Servoantriebes, bestehend aus einer als Pumpe und Motor arbeitenden Verdrängereinheit, einem steuerbaren Wegeventil und einem Hydrospeicher vorgeschlagen. Die hohe Beschleunigungs- bzw. Bremsarbeit einerseits und die kurze Beschleunigungs- bzw. Bremszeit andererseits sowie der zeitvariante Leistungsbedarf mit seinem Maximum erfordern bei der Geräteauswahl (Verdrängereinheit, Ventile und Hydrospeicher) beachtliche Baugrößen und große Nennweiten im Rohrleitungssystem. Auch bei diesem Vorschlag sind erhebliche Material- und Fertigungsaufwendungen beim Hersteller und darüber hinaus Aufwendungen für Werkzeug und Instar·'"' iltung beim Betreiber erforderlich. Schließlich sind Servoantriebe mit stoßartigem Zus< nalten der Hydrospeicher durch ein Wegeventil außerordentlich schwingungserregend, begleitet durch einen hohen Lärmpegel.

Bei einer anderen bekannten Lösung nach der SU-EB 643683 wird der Einsatz von Federn in einem zwischen Kupplungswelle und Sekundärgetriebe angeordneten Planetenradgetriebe, das mit dem Reibklotzträger der Bremse gekoppelt ist, vorgeschlagen. Auch dieser Vorschlag ist nur mit hohen Aufwendungen, u. a. für das zusätzliche Planetengetriebe, realisierbar. Darüber hinaus bestehen bei dieser Lösung auch arbeitsschutztechnische Bedenken wegen des gegen die Bremse wirkenden Vorspannmomentes im Stillstand. Der Energierückgewinnungsgrad ist unbefriedigend. Darüber hinaus verursachen Stoßbelastungen im Anlaufvorgang dynamische Momente und Schwingungen, die zu erhöhtem Lärm und Verschleiß führen.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung ist es, durch eine kostengünstige sowie geräuscharme Vorrichtung das energetische Verhalten von Antriebon zu verbessern.

Wesen der Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung liegt in der Schaffung einer funktions- und arbeitsschutzsicheren Vorrichtung, die den Brems- und den Beschleunigungsprozeß hochgradig realisiert.

Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, daß an mindestens einer der rotierenden Wellen des Sekundärgetriebes mindestens eine verstellbare Verdrängereinheit angeordnet ist, deren Zeitvariante Ölstrommenge und -richtung durch ein Ventil steuerbar ist und als potentieller Energiespeicher ein pneumo-hydraulischer Druckübersetzer eingesetzt ist. Der Druckanschluß des Ventils und des Wegeventils ist mit einer separaten Druckölquelle verbunden. Weiterhin ist der Druckölanschluß des Ventils und des Wegeventils mit der Hydraulikstation einer Naßlaufkupplung und -bremse verbunden. Das Ventil ist als Wege- oder Proportional- oder Servoventil ausgebildet. Der Pneumatikdruck des Druckübersetzer ist mittels Druckminderventil einstellbar. Der Brennvorgang wird eingeleitet durch das Schalten des Ventils, wodurch das Betätigungselement axial verschoben wird. Damit ist das Sekundärgetriebe vom Primärgetriebe getrennt. Das durch die Verdfängereinheit aus dem Ölbehälter angesaugte Öl verschiebt den Kolben des Druckübersetzers axial, bis die Drehmasse zum Stillstand kommt. Dabei hat der Stößel in der Regel den oberen Totpunkt erreicht. In diesem Zustand fällt die Bremse als Haltebremse ein. Gleichzeitig wird die Stelleinheit der Verdrängereinheit so geschaltet, daß kein hydraulisches Moment auf die Welle wirken kann. Der Beschleunigungsvorgang wird eingeleitet, indem die erforderlichen Ventile aktiviert werden. Somit betreibt das im Druckübersetzer gespeicherte Drucköl die Verdrängereinheit als Hydromotor. Dadurch wird die Drehmasse so lange beschleunigt, bis der Kolben im Druckübersetzer den Anschlag erreicht hat. Spätestens dann wird die Kupplung voll zugeschaltet.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden. Die zugehörigen Zeichnungen zeigen:

Fig. 1: Steuerschema einer Energiespeicherung mittels verstellbarer Verdrängereinheit und Druckübersetzer Fig. 2: Steuerschema eines energiearmen Kupplungs- und Bremsvorganges mittels regelbarer Servotechnik

Der Antrieb, dessen energetisches Verhalten gesteuert werden soll, besteht gemäß Fig. 2 aus dem Schwungrad 1, der Kupplung 2, der Bremse 4, dem gemeinsamen Betätigungselement 5 und den als reduzierte Drehmasse 3 dargestellten und zu beschleunigenden und zu bremsenden Teilen des Sekundärgetriebes, Vorgelegewellen, Exzenterwellen, Pleuel, Hebel, Oberwerkzeugträger mit Ausbalancierung und Oberwerkzeugmasse sind nicht dargestellt. Die Kupplung 2 und die Bremse 4 werden durch das Pressensicherheitsventil 6 ein- und abgeschaltet, während das Dämpfungsventil 7 das sanfte oder energische Bremsen realisiert. Zusätzlich ist ein mittels des Wegeventils 10 schaltbarer Kolben 9 installiert, der bei Betätigung den Anschlag 11 erreicht und in dieser Stellung das Lüften der Bremse 4 beim Betätigen des Pressensicherheitsventils 6 ermöglicht, jedoch das Schließen der Kupplung 2 verhindert.

Gemäß Figur 1 ist eine verstellbare Verdrängereinheit 12, beispielsweise auf der Kupplungswelle 13 aufgesetzt und mit der reduzierten Di ehmasse 3 formschlüssig verbunden. Die Verstellung der Verdrängereinheit 12 erfolgt durch das Ventil 14, das als Wege-, Proportional- oder Servoventil ausgestaltet ist. Ein pneumohydrauiischer Druckübersetzer 15 ist durch eine hydraulische Leitung 16 über ein entsperrbares Rückschlagventil 17, welches durch das Wegeventil 18 steuerbar ist, sowie über die Leitung 19 mit dem Eingang der Verdrängereinheit 12 verbunden. Der Kolben 21 des Druckübersetzers 15 legt sich durch die Dämpfung 23 in seiner Endlage am Anschlag 22 sanft an. Mittels des Druckminderventils 24, welches von Hand oder durch Programm reguliert werden kann, sind die Brems- und Beschleunigungsmomente an der Verdrängereinheit 12 beeinflußbar. Der Bremsvorgang mit Energierückführung wird eingeleitet, indem das Ventil 14 die Schaltstellung c einnimmt und zeitversetzt der Kolben 9 durch das Wegeventil 10 den Anschlag 11 erreicht, wobei das Betätigungselement 5 axial verschoben wird. Damit ist das Sekundärgetriebe vom Primärget^r|"^h° getrennt. Infolge der Auslenkung durch Stellcinheit 20 wird das aus dem Ölbehälter 26 über die Leitung 25 angesaugte Öl durch die Verdrängereinheit 12 in die Leitung 19 gefördert und verschiebt über das entsperrbare Rückschlagventil 17 und die Leitung 16 den Kolben 21 des Druckübersetzers 15 axial, bis die Drehmasse 3 zum Stillstand kommt. Dabei hat der Stößel in der Regel den oberen Totpunkt erreicht. Erst bei Stillstand wird das Pressensicherheitsventil 6 abgeschaltet, wodurch die Bremse 4 als Haltebremse einfällt. Gleichzeitig hat das Wegeventil 14 die Stelleinheit 20 in die Mittelstellung gebracht, so daß kein hydraulisches Moment in der Welle 13 wirken kann. Die Steuerung der Kupplungs- und Bremskombination, des Zusatzkolbens 9, der Verdrängereinheit 12 und des Druckübersetzers 15 erfolgt durch die Hydraulikstation 8.

Der Beschleunigungsvorgang wird eingeleitet, indem einerseits das Pressensicherheitsventil 6 und andererseits die Wegeventile 14 und 18 aktiviert werden.

Das im Druckübersetzer 15 gespeicherte Drucköl betreibt die Verdrängereinheit 12 als Hydromotor, wenn das Ventil 14 die Schaltstellung a einnimmt. Dadurch wird die Drehmasse 3 so lange beschleunigt, bis der Kolben 21 den Anschlag 22 erreicht hat. Spätestens dann wird die Kupplung voll zugeschaltet, indem das Wegeventil 10 den Kolben 9 drucklos macht. Die Steuerung der Verdrängereinheit 12 im Signalkreis kann mittels Proportional- oder Servoventile so gestaltet werden, daß durch ruck- und stoßfreie Momentverläufe im gesamten Beschleunigungs- und Bremsvorgang das Entstehen von unerwünschten Schwingungen vermieden wird.

Claims

1. Vorrichtung zur Steuerung des energetischen Verhaltens von Antrieben in Umformmaschinen während des Beschleunigungs- und Bremsprozesses, wobei der Antrieb aus Schwungrad, Kupplung und Bremse sow ie .Sekundärgetriebe besteht und die Bewegungsübertragung auf den Oberwerkzeugträger von der Exzenter- bzw. Kurbelwelle aus mittels Pleuel erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß an mindestens einer der rotierenden Wellen des Sekundärgetriebes mindestens eine verstellt are Verdrängereinheit (12) angeordnet ist, deren zeitvariante Ölstrommenge und -richtung durch ein Ventil (14) steuerbar ist und als potentieller Energiespeicher ein pneumo-hydraulischer Druckübersetzer (15) eingesetzt ist.

2. Vorrichtung zur Steuerung des energetischen Verhaltens von Antrieben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckanschluß des Ventils (14) und des Wegeventils (18) mit einer separaten Druckölquelle verbunden ist.

3. Vorrichtung zur Steuerung des energetischen Verhaltens von Antrieben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckölanschluß des Ventils (14) und dos Wegeventils (18) mit der Hydraulikstation (8) einer Naßlaufkupplung und -bremse verbunden ist.

4. Vorrichtung zur Steuerung des energetischen Verhaltens von Antrieben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (14) als Wege- oder Proportional- oder Servoventil ausgebildet ist.

5. Vorrichtung zur Steuerung des energetischen Verhaltens von Antrieben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Pneumatikdruck des Druckübersetzers (15) mittels Druckminderventil (24) einstellbar ist.