DD291291A5

DD291291A5 - DEVICE FOR CONTROLLING THE ENERGETIC BEHAVIOR OF DRIVES IN FORMING MACHINES

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}A low-cost and low-noise device is intended to improve the energetic behavior of drives and to ensure that the braking and acceleration process is highly functional and safe in terms of occupational safety. According to the invention, this is achieved by arranging at least one adjustable displacer unit on at least one of the rotating shafts of the secondary transmission whose time-variant oil flow and direction can be controlled by a valve and a pneumo-hydraulic pressure translator is used as the potential energy store. Fig. 1 {forming machine; Drive; Beschleunigungsprozesz; Bremsprozesz; energetic behavior; Verdraengereinheit}

Description

Hierzu 2 Seiten ZeichnungenFor this 2 pages drawings

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

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.The invention relates to a device for controlling the energetic behavior of drives in forming machines, which acts on the start-up and braking of presses for sheet metal and massive forming.

Characteristic of the known state of the art

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.The starting and braking operations of working in intermittent operation forming machines are preferably realized with asynchronously switchable friction clutches and brakes. This creates undesirable irreversible energy loss due to heat generation at the friction surfaces of the adjustment process in clutch and brake due to the inelastic torsional shock as a physical action principle, accompanied by a constant wear process. The limited heat load capacity of the friction materials on the one hand and the constant increase in their service life at significantly increased duration and stroke numbers have u. a. led to significant material and manufacturing costs at the manufacturer.

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.To reduce the thermal load and wear in the clutch and brake apparatus has been proposed according to the DD-WP 100063, in which an uncontrolled working cylinder arranged on the one hand on the machine body and on the other hand, its piston rod on the crankshaft eccentrically so ic *., That it has a top dead center Can generate acceleration torque. This external moment at top dead center acts against the holding torque of the brake, which is accelerated unintentionally in their failure of the plunger. In addition, energy remains in the form of resting heat in the brake and the clutch, depending on the overflow angle from the extended position of the working cylinder.

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.The larger the overflow angle, the lower the energy recovery rate. Finally, additional material and manufacturing costs are required to implement this solution. After this DD-WP further the use of a separate hydraulic servo drive, consisting of a working as a pump and motor displacer unit, a controllable directional control valve and a hydraulic accumulator is proposed. The high acceleration or braking work on the one hand and the short acceleration or braking time on the other hand and the time-variant power consumption with its maximum require in the device selection (displacer unit, valves and hydraulic accumulator) considerable sizes and large diameters in the piping system. This proposal also requires considerable material and production costs for the manufacturer and, in addition, expenses for tools and instar ipment from the operator.After all, servo drives with an impact-like connection of the hydraulic accumulator by means of a directional control valve are extraordinarily vibration-inducing, accompanied by a high noise level ,

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.In another known solution according to the SU-EB 643683 the use of springs in a arranged between the clutch shaft and secondary gear planetary gear, which is coupled to the friction pad carrier of the brake proposed. This proposal is only with high expenses, u. a. for the additional planetary gear, feasible. In addition, there are also health and safety concerns about the biasing torque acting against the brake at standstill in this solution. The energy recovery rate is unsatisfactory. In addition, shock loads during startup cause dynamic moments and vibrations that lead to increased noise and wear.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Das Ziel der Erfindung ist es, durch eine kostengünstige sowie geräuscharme Vorrichtung das energetische Verhalten von Antriebon zu verbessern.The aim of the invention is to improve the energetic behavior of the drive by means of a low-cost and low-noise device.

Wesen der ErfindungEssence of the invention

Die Aufgabe der Erfindung liegt in der Schaffung einer funktions- und arbeitsschutzsicheren Vorrichtung, die den Brems- und den Beschleunigungsprozeß hochgradig realisiert.The object of the invention is to provide a functional and occupational safety device that realizes the braking and acceleration process highly.

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.According to the invention this is achieved in that at least one adjustable displacer unit is arranged on at least one of the rotating shafts of the secondary gear whose time variant oil flow amount and direction is controlled by a valve and a pneumo-hydraulic pressure booster is used as a potential energy storage. The pressure connection of the valve and the directional control valve is connected to a separate pressure oil source. Furthermore, the pressure oil port of the valve and the directional control valve is connected to the hydraulic station of a wet-running clutch and brake. The valve is designed as a directional or proportional or servo valve. The pneumatic pressure of the intensifier can be adjusted by means of a pressure reducing valve. The burning process is initiated by the switching of the valve, whereby the actuating element is axially displaced. Thus, the secondary transmission is separated from the primary transmission. The sucked by the Verdfängereinheit from the oil reservoir oil moves the piston of the pressure booster axially until the rotating mass comes to a standstill. In this case, the plunger has reached the top dead center in the rule. In this state, the brake is applied as a holding brake. At the same time the actuator of the displacer unit is switched so that no hydraulic torque can act on the shaft. The acceleration process is initiated by activating the required valves. Thus, the pressure oil stored in the pressure booster operates the displacement unit as a hydraulic motor. As a result, the rotational mass is accelerated until the piston has reached the stop in the pressure booster. At the latest then the clutch is fully activated.

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden. Die zugehörigen Zeichnungen zeigen:The invention will be explained below with reference to an exemplary embodiment. The accompanying drawings show:

Fig. 1: Steuerschema einer Energiespeicherung mittels verstellbarer Verdrängereinheit und Druckübersetzer Fig. 2: Steuerschema eines energiearmen Kupplungs- und Bremsvorganges mittels regelbarer Servotechnik1: control diagram of an energy storage by means of an adjustable displacer unit and pressure intensifier FIG. 2: Control diagram of a low-energy coupling and braking process by means of controllable servo technology

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.The drive whose energetic behavior is to be controlled consists, according to FIG. 2, of the flywheel 1, the clutch 2, the brake 4, the common actuating element 5 and the parts of the secondary transmission, countershafts, which are shown as reduced rotational mass 3 and to be accelerated and braked , Eccentric shafts, connecting rods, levers, upper tool carrier with balancing and upper tool mass are not shown. The clutch 2 and the brake 4 are turned on and off by the press-safety valve 6 while the damper valve 7 realizes the gentle or energetic braking. In addition, a switchable by means of the directional control valve 10 piston 9 is installed, which reaches the stop 11 when actuated and in this position enables the release of the brake 4 when pressing the press safety valve 6, but prevents the closing of the clutch 2.

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.According to Figure 1, an adjustable displacer unit 12, for example, mounted on the coupling shaft 13 and connected to the reduced Di erhmasse 3 positively. The displacement of the displacer unit 12 is effected by the valve 14, which is designed as a directional, proportional or servo valve. A pneumohydrauiischer pressure booster 15 is connected by a hydraulic line 16 via a pilot-operated check valve 17, which is controllable by the directional control valve 18, and via the line 19 to the input of the displacer unit 12. The piston 21 of the pressure booster 15 sets itself by the damping 23 in its final position on the stopper 22 gently. By means of the pressure reducing valve 24, which can be regulated by hand or by program, the braking and acceleration moments on the displacer unit 12 can be influenced. The braking process with energy return is initiated by the valve 14 assumes the switching position c and time-offset the piston 9 reaches the stop 11 through the directional control valve 10, wherein the actuating element 5 is axially displaced. This is the secondary gear from the Primärget ^{r |} ^"H ° separately. Due to the deflection by Stellcinheit 20 is conveyed the from the oil tank 26 via line 25 sucked oil through the displacement unit 12 in line 19 and moves through the pilot operated check valve 17 and the conduit 16 the piston 21 of the pressure booster 15 axially until the rotary mass 3 comes to a standstill, whereby the plunger has generally reached the top dead center, only at standstill, the press safety valve 6 is switched off, whereby the brake 4 acts as a holding brake At the same time, the directional control valve 14 has brought the actuating unit 20 into the middle position so that no hydraulic torque can act in the shaft 13. The control of the clutch and brake combination, the additional piston 9, the displacer unit 12 and the pressure booster 15 takes place through the hydraulic station 8.

Der Beschleunigungsvorgang wird eingeleitet, indem einerseits das Pressensicherheitsventil 6 und andererseits die Wegeventile 14 und 18 aktiviert werden.The acceleration process is initiated by, on the one hand, the press safety valve 6 and, on the other hand, the directional control valves 14 and 18 are activated.

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.The stored in the pressure booster 15 pressure oil operates the displacer unit 12 as a hydraulic motor when the valve 14 assumes the switching position a. As a result, the rotating mass 3 is accelerated until the piston 21 has reached the stop 22. At the latest then the clutch is fully activated by the directional valve 10, the piston 9 depressurized. The control of the displacer unit 12 in the signal circuit can be designed by means of proportional or servo valves so that the generation of unwanted vibrations is avoided by jerk and shock-free torque curves throughout the acceleration and braking.

Claims

1. Device for controlling the energetic behavior of drives in forming machines during the acceleration and braking process, wherein the drive of flywheel, clutch and brake sowie .Sekundärgetriebe and the motion is transmitted to the upper tool carrier of the eccentric or crankshaft by means of connecting rods characterized in that at least one displaced displacement unit (12) is arranged on at least one of the rotating shafts of the secondary transmission whose time-variant oil flow quantity and direction is controllable by a valve (14) and as potential energy storage a pneumo-hydraulic pressure intensifier (15) is used.

2. A device for controlling the energetic behavior of drives according to claim 1, characterized in that the pressure connection of the valve (14) and the directional control valve (18) is connected to a separate pressure oil source.

3. A device for controlling the energetic behavior of drives according to claim 1, characterized in that the pressure oil connection of the valve (14) and the directional control valve (18) to the hydraulic station (8) is connected to a wet-running clutch and brake.

4. A device for controlling the energetic behavior of drives according to claim 1, characterized in that the valve (14) is designed as a directional or proportional or servo valve.

5. A device for controlling the energetic behavior of drives according to claim 1, characterized in that the pneumatic pressure of the pressure booster (15) by means of pressure reducing valve (24) is adjustable.