DD295798A5 - Antrieb mit steuerung fuer mechanische pressen - Google Patents

Abstract

Der Antrieb ist insbesondere zum Umformen von Blech bei hohen Hubzahlen, wobei eine geringe Auftreffgeschwindigkeit beim Schlieszen des Werkzeuges realisiert und die reduzierte Geschwindigkeit des Pressenantriebes vor der Durchfuehrung des Umformens wirksam werden soll und unabhaengig von der Pressenhubzahl und Ziehtiefe auf eine beliebige Groesze einstellbar sein soll. Erfindungsgemaesz wird das dadurch erreicht, dasz der als zweiseitig beaufschlagbare Arbeitszylinder mit Differenzkolben ausgebildete Druckpunkt des Stoeszels durch einen pneumatisch angetriebenen hydraulischen Druckspeicher antreibbar ist und durch ein zwischen dem Druckmittelbehaelter und Arbeitszylinder angeordnetes wegabhaengig zwangsbetaetigtes Drosselventil steuerbar ist. Der durch die Drosselsteuerung geregelte Druckfluessigkeitsstrom treibt den Stoeszel entgegen dem mechanischen Pressenantrieb hydraulisch an und fuehrt damit zu einer reduzierten Auftreffgeschwindigkeit zwischen Ober- und Unterwerkzeug. Der hydraulische Druckspeicher wird aufgeladen, waehrend die Zwangssteuerung des Drosselventils waehrend der Stoeszelbewegung dadurch erreicht wird, dasz das fest im Stoeszel angeordnete Drosselventil ueber einen Kipphebel durch einen im Pressenkoerper angeordneten Anschlag betaetigt wird. Dieser Anschlag ist hubbeweglich in einem Arbeitszylinder gelagert, hydraulisch eingespannt und kann nach erfolgter Drosselsteuerung der Stoeszelbewegung folgen. Durch eine Verstelleinrichtung kann der Anschlag der Ziehtiefe und Stoeszellage infolge Stoeszelverstellung angepaszt werden. Fig. 1{Pressen; Antrieb, mechanisch; Steuerung; Ziehtiefe; Pressenhubzahl; Drosselventil, zwangsbetaetigt}

Description

durch ein zwischen dom Druckmittelbehälter und Arbeitszylinder angeordnetes wegabhängig zwangsbetätigtes Drosselventil steuerbar ist. Die Zwangssteuerung des im Stößel fest angeordneten Drosselventils während der Stößelbewegung ist über einen mit dem Ventilstößel des Drosselventils in Wirkverbindung stehenden Kipphebel und einen diesen zugeordneten, im Pressenkörper angeordneten, hubbeweglichen Anschlag sowie über ein mit dem Ventilstößel in Wirkverbindung stehenden Kipphebel und einen diesen zugeordneten, am Differenzkolben des Arbeitszylinders angeordneten, hubbeweglichen Anschlag realisierbar. Der durch die Drosselsteuerung geregelte Druckflüssigkeitsstrom treibt den Stößel entgegen dem mechanischen Pressenantrieb hydraulisch an und führt damit zu einer reduzierten Auftreffgeschwindigkeit zwischen Ober- und Unterwerkzeug. Der hydraulische Druckspeicher wird mittels stößelangetriebenen Arbeitszylinder oder durch eine elektromotorisch angetriebene Regelpumpe aufgeladen, während die Zwangssteuerung des Drosselventils während der Stößelbewegung dadurch erreicht wird, daß das fest im Stößel angeordnete und mit diesem bewegte Drosselventil über einen Kipphebel durch einen im Pressenkörper angeordneten Anschlag betätigbar wird. Dieser Anschlag ist hubbeweglich in einem Arbeitszylinder gelagert, hydraulisch eingespannt und kann nach erfolgter Drosselsteuerung der Stößelbewegung folgen, Durch eine Verstelleinrichtung kann der Anschlag der Ziehtiefe und Stößellege infolge Stößelverstellung angepaßt werden. Es liegt auch im Rahmen der Erfindung, diese Lösung bei Schneidpi essen und zur Vorabbeschleunigung des Ziehkissens vor Ziehbeginn anzuwenden.

Ausführungsbeispiel

Die Lösung wird nachfolgend an einem in der Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel näher erläutert.

Die Figur 1 zeigt: den Hybridantrieb am Beispiel eines Zweipunkt-Stößels mit Kurbelantrieb, hydraulischen Druckspeichers mit Druckübersetzung und Aufladung des Druckspeichers mittels vom Stößel angetriebenem Arbeitszylinder.

Die Beschreibung des Hybridantriebes erfolgt über den Arbeitszyklus eines Stößelhubes. Dabei ist die Ausgangslage der obere Totpunkt (OT) des Kurbelantriebes. Während der über weitere Wirkelemente mit dem Kurbelantrieb gelenkig gekoppelte Differenzkolben des Arbeitszylinders 1 die oberste Lage einnimmt, befindet sich der Stößel 2 um den Arbeitshub 5 des Hydraulikantriebes tiefer und stützt sich mechanisch auf dem Arbeitskolben 1 im oberen Druckmittelraum 3 ab. Der Differenzkolben des Arbeitszylinders 1 ist mit der kleineren oberen Druckmittelwirkfläche 6 und der görßeren unteren Druckmittelwirkfläche 7, 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 8 direkt und indirekt verbunden, dessen Druckflüssigkeit pneumatisch vorgespannt ist, wobei der Pneumatikdruck mittels Druckregeleinrichtung 16 unterschiedlich einstellbar ist.

Das Gewicht des Stößels 2, einschließlich des an ihm befestigten Oberwerkzeuges, ist mittels Ausbalancierungszylinder 44 in bekannterWeise ausbalanciert. Die Differenz der oberen und unteren Druckmittelwirkflächen 6 und 7 gewährleistet als Produkt mit dem Druck im Druckmittelbehälter 8 eine Kraft auf den Stößel 2, die bei begrenzter Überausbalancierung dessen untere mechanisch begrenzte Lage sichert. Dabei befindet sich während der Ausgangslage des Stößels im OT das Wegeventil 9, das zwischen den Druckmittelräumen 3 und 4 angeordnet ist, in Durchgangsstellung und der Kolben des hydraulischen Druckspeichers 10, dessen Druck auf die obere Druckmittelwirkfläche 6 wirkt, in der entspannten Endlage. In der Verbindungsleitung zwischen unterem Druckmittelraum 4 und Druckmittelbehälter 8 befinden sich parallel angeordnet das Rückschlagventil 11 und das sperrbare Drosselventil 12. Mit Beginn der Stößelbewegung nach OT wird das Wegeventil 9 mittels Steuerkurvensignal geschlossen. Damit und durch das in Sperrstellung befindliche Drosselventil 12 sowie das in Ausflußrichtung aus dem unteren Druckmittelraum 14 sperrende Rückschlagventil 11 wird die Druckflüssigkeit im Druckmittelraum 4 eingeschlossen, so daß keine Relativbewegung zwischen Differenzkolben des Arbeitszylinders 1 und Stößel 2 möglich ist. Der Stößel bewegt sich mit der Geschwindigkeit des Differenzkolbens abwärts. Parallel mit der Stößelbewegung fungiert der Arbeitszylinder 13 als eine vom Stößel angetriebene Druckflüssigkeitspumpe. Der mit dem Stößel 2 fest verbundene Tauchkolben 14 verdrängt während des Stößelvorlaufes Druckflüssigkeit aus den mit dem Pressengestell verbundenen Arbeitszylinder 13 über den als Hohlstange ausgebildeten Tauchkolben 14 in den hydraulischen Druckspeicher 10. Der im Anwendungsbeispiel als Druckübersetzer dargestellte Druckspeicher 10 kann auch als Kolben- oder Blasenspeicher ausgebildet sein. Der Druck der Druckflüssigkeit im hydraulischen Druckspeicher 10 und im Druckmittelbehälter 8 wird durch die Einstellung der Pneumatikdrücke mittels Druckregeleinrichtung 15 bzw. 16 vorbestimmt. Der mit Druckflüssigkeit gefüllte Druckmittelraum 17 im Druckspeicher 10 ist über die Leitungen 18 mit den oberen Druckmittelräumen 3 und über die Leitung 19 mit dem Arbeitszylinder 13 verbunden, wobei das Rückschlagventil 20 in der Leitung 19 sperrend in Richtung Arbeitszylinder 13 eingebaut ist. Der Druck im Druckmittclraum 17 ist so ausgelegt, daß dieser im Produkt mit der oberen Druckmittelfläche 6 eine Kraft auf den Stößel 2 entgegen seiner Schwerkraft ausübt, die größer ist als die in Richtung Schwerkraft wirkende Kraft im unteren Druckmittelraum 4, welche durch das Produkt der unteren Druckmittelwirkfläche 7 mit dem auch im unteren Druckmittelraum 4 wirkenden Druck des Druckmittelbehälters 8 gebildet wird. Die Masse des Stößels 2, einschließlich Oberwerkz9ug, wird in bekannter Weise durch Ausbalancierungszylinder 44 kompensiert, so daß die in den oberen und unteren Druckmittelraum 3 und 4 wirkenden Kräfte zur Beschleunigung des Stößels 2 zur Verfügung stehen. Vor dem Ausfahren des mit dem Stößel 2 fest verbundenem Oberwerkzeuges auf das Werkstück erfolgt die mechanische Berührung zwischen der Rolle 24 und dem Kipphebel 25. Diese Bewegungsphase ist in Fig. 1 dargestellt. Bis zu diesem Zeitpunkt wird die Stößelbewegung allein durch die mechanische Antriebskinematik 48 bestimmt, Bei weiteror Bewegung durch die mechanische Antriebskinematik 49 wird eine Relativbewegung zwischen Differenzkolben des Antriebszylinders 1 und Stößel 2 dadurch erzeugt, daß wegabhängig das Drosselventil 12 zwangsgeöffnet und als Folge Druckflüssigkeit aus den unteren Druckmittelraum 4 verdrängt wird durch das bestehende Kraftoefätle zwischen oberem und unterem Druckmittelraum 3 bzw. 4 und in den Druckmittelbehälter 8 abfließt. Das Drosselventil 12, einschließlich der Führungsgehäuse für die Gleitstücke 35 und 42, ist fest mit dem Stößel 2 verbunden, während die Anschlagstange 26 mit der Rolle 24 im mit dem Pressengestell gekoppelten Sperrzylinder 27 so verbunden ist, daß bei Stößelverlauf der Kipphebel 25, der

im Gleitstück 35 gelenkig gelagert ist, angetrieben wird. Die Anschlagstange 24 ist im Sporrzylinder 27 hubbeweglich gelagert und kann mittels Sperrkolben 28, der mit der Anschlagstange 26 verbunden ist, starr eingespannt werden. Die Einspannung erfolgt durch den im Druckmittelraum 29 vorhandenen Druck gegen den verstellbaren Anschlag 30. Der Druckmittelraum 29 ist mit dem Druckmittelbehälter 33 verbunden, dessen Druckflüssigkeit pneumatisch vorgespannt ist. Die pneumatische Vorspannung ist mittels Druckregeleinrichtung an der Rolle 34 variierbar. In der Verbindungsleitung zwischen Druckmittelraum 29 und dem Druckmittelbehälter 33 sind parallel angeordnet das in Ausflußrichtung vom Druckmittelraum 29 sperrende Rückschlagventil 31 und das als Überlastungsschutz für den Sperrzylinder 27 dienende Druckbegrenzungsventil 32. Der Anschlag 24 wird in seiner Höhe in Abhängigkeit von der Stößelverstellung und der Ziehtiefe durch den verstellbaren Anschlag 30 so eingestellt, daß bei vorlaufendem Stößel 2, und mit diesem das Drosselventil 12, einschließlich Gleitstück 35 und Kipphebel 25, kurz vor Auftreffen des Oberwerkzeuges auf das Werkstück mechanische Berührung zwischen Anschlag 24 und Kipphebel 25 entsteht.

Über die Leitung 49, das Drosselventil 12 und die Leitung 50 besteht eine Verbindung zwischen den unteren Druckmittelraum 4 und dem Druckmittelbehälter 8. Parallel dazu besteht eine Verbindung über das Rückschlagventil 11 mit einer sperrenden Funktion in Richtung Druckmittelbehälter 8. Eine sperrende Funktion in gleicher Richtung hat das Drosselventil 12 in seiner Ausgangsstellung durch die Ausbildung als federbelastetes Sitzventil. Dabei wird der Ventilstößel 37 der beiderseits über eine Verlängerung mit jeweils abschließend angeordneter Rolle 34 und Kipphebel 41 nach außen geführt ist, durch die Druckfeder 38 in Sperrstellung gehalten.

Der Kipphebel 25 wird bei Vorlauf des Stößels 2 um den Öffnungshub 51 angehoben und dabei um seine Lagerung im Gleitstück 35 geschwenkt, wodurch der Ventilstößel 37 über die auf dem Kipphebel 25 aufliegende Rolle 34 aus seiner geschlossenen Lage stetig geöffnet wird. Der zunehmende Öffnungsquerschnitt des Drosselventils 12 hat einen steigenden Druckmittelfluß vom unteren Druckmittelraum 4 zum Druckmittelbehälter zur Folge, was eine Relativbewegung des Stößels 2 entgegen des mechanisch angetriebenen Differenzkolbens vom Arbeitszylinder 1 bewirkt und damit die Auftreffgeschwindigkeit zwischen Oberwerkzeug und Werkstück reduziert.

Das Gleitstück 35 mit der Lagerung des Kipphebels 25 ist in einer Führung verschiebbar angeordnet und wird durch eine Druckfeder gegen den verstellbaren Anschlag 36 in seiner Endlage gehalten. Die Verstellung des Anschlags 36 bewirkt eine Verschiebung der Lagerung des Kipphebels 25 im Gleitstück 35 und damit eine veränderte Öffnungscharakteristik des Drosselventils 12. Dadurch und/oder durch Regelung des Druckes im Druckmittelraum 17 mittels Druckregeleinrichtung 15 ist eine Regulierung der Stößelrückzug- bzw. Stößelauftreffgeschwindigkeit bei unterschiedlichen Pressenhubzahlen und Ziehtiefen möglich.

Nach Ausschwenken des Kipphebels 25 um den Hub 51 erfolgt dessen mechanische Begrenzung, was beim weiteren Vorlauf des mit dem Stößel 2 verbundenem Drosselventil 12 die Mitnahme der bisher ruhenden Anschlagstange 26 über den Anschlag 24 erzwingt, wodurch bei der Stößelbewegung bis zurr, unteren Totpunkt (UT) die Druckflüssigkeit aus dem Druckmittelraum 29 über das Druckbegrenzungsventil 32 in den Druckmittelbehälter 33 verdrängt wird. Analog dem Kipphebel 25, Gleitstück 35, Anschlag 36, Anschlag 24 der Rolle 34 sind dem Drosselventil 12 mit dam Ventilstößel 37 gegenüberliegend die funktions- und namensgleichen Elemente 39,42,43,40 und 41 angeordnet. Dabei ist der Anschlag 40 über die Mitnehmerstange 47 mit dem Antriebskolben 1 verbunden.

Kurz nach dem Auftreffen von Oberwerkzeug und Werkstück bei dem zurückgelegten Relativweg zwischen dem Differenzkolben des Arbeitszylinders 1 und dem Stößel 2 von etwa 50% des Arbeitshubes 5 des Hydraulikantriebes erfolgt die mechanische Borührung zwischen dem Anschlag 40 und dem Kipphebel 39. Bei weiterem Stößelvorlauf wird durch den Anschlag 40 der Kipphebel 39, der im Gleitstück 42 gelagert ist, um den Schließhub 52 geschwenkt. Dadurch wird der unmittelbar zuvor geöffnete Ventilstößel 37 wegabhängig wieder geschlossen, was durch den sich verringernden Volumenstrom aus dem unteren Druckmittelraum 4 eine Reduzierung der Relativgeschwindigkeitzwischen Differenzkolben des Antriebszylinders 1 und Stößel 2 bedeutet bis zur mechanischen Berührung von Differenzkolben und Anschlagkolben 45. Von diesem Zeitpunkt an erfolgt die weitere Stößelbewegung bis zum UT durch die mechanische Antriebskinematik 48. Während des Stößelrücklaufs nach UT vergrößert sich der Raum im Arbeitszylinder 13, welcher vom pneumatisch vorgespannten Druckmittelbehälter 8 über die Rückschlagventile 11 und 21 gefüllt wird. Der Rohrverbindung zwischen Tauchkolben 14 und unterem Druckmittelraum 4 mit dem in Richtung unteren Druckmittelraum 4 sperrenden Rückschlagventil 21 sind parallel angeordnet, das Wegeventil 22, welches einen drucklosen Druckmittelumlauf ermöglicht, und das Druckbegrenzungsventil 23 zur Sicherheit im Pumpenkreislauf. Die Rückführung des Stößels 2 relativ zu seiner Ausgangslage um den Arbeitshub 5 des Hydraulikantriebs erfolgt während des Stößelrücklaufs zuwischen UT und OT durch Umschaltung des Wegeventils 9 auf Durchgang. Dabei wird Druckausgleich zwischen den oberen und unteren Druckmittelräumen 3 und 4 hergestellt und der Druckmittelraum 17 entspannt sich. Der hydraulische Druckspeicher 10, der Stößel 2, die Mitnehmerstange 47 und die Anschlagstange 26 gelangen in ihre Ausgangsstellung

Die hydraulische Überlastsicherung 46 unterhalb des Anschlagkolbons arbeitet in bekannter Weise.

Claims (2)

1. Antrieb mit Steuerung für mechanische Pressen, insbesondere zum Umformen von Blech mit hohen Hubzahlen, bestehend aus einem Antrieb zur Umwandlung der rotierenden Bewegung der Antriebsräder in eine geradlinige Bewegung des Stößels und aus einem zweiten Bewegungssystem, deren Übertragungsfunktion während einer bestimmten Phase des Stößelhubes überlagert sind, dadurch gekennzeichnet, daß der als zweiseitig beaufschlagbare Arbeitszylinder (1) mit Differenzkolben ausgebildete Druckpunkt des Stößels (2) durch einen pneumatisch angetriebenen hydraulischen Druckspeicher (10) antreibbar ist und durch ein zwischen dem Druckmittelbehälter (8) und Arbeitszylinder (1) angeordnete wegabhängig zwangsbetätigtes Drosselventil (12) steuerbar ist.

2. Antrieb mit Steuerung für mechanische) Pressen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwangssteuerung des im Stößel (2) fest angeordneten Drosselventils (12) während der Stößelbewegung über einen mit dem Ventilstößel (37) des Drosselventils (12) in Wirkverbindung stehenden Kipphebel (34) und einen diesen zugeordneten, im Pressenkörper angeordneten, hubbeweglichen Anschlag (24) sowie über ein mit dem Ventilstößel (37) in Wirkverbindung stehenden Kipphebel (41) und einem diesen zugeordneten, am Differenzkolben des Arbeitszylinders (1) angeordneten, hubbeweglichen Anschlag (40) realisierbar ist.

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Anwendungsgebiet der Erfindung

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

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Es ist ein Antrieb für mechanische Pressen bekannt, bei dem einen Antrieb zur Umwandlung der rotierenden Bewegung der Antriebsräder in eine geradlinige Bewegung des Stößels ein zweites Bewegungssystem überlagert ist mit Übertragungsfunktionen, die während bestimmter Phasen des Stößelhubos wirksam sind. Der Druckpunkt des Stößels, der als zweiseitig beaufschlagbarer Arbeitszylinder mit Differenzkolben ausgebildet ist, ermöglicht es, daß der Stößel durch einen von diesen zwangsangetriebenen Teleskopkolben mittels Druckflüssigkeit vor Ziehbeginn so gesteuert wird, daß eine der jeweiligen Stößelgeschwindigkeit proportionale Geschwindigkeitsreduzierung erreicht wird. Eine gleichbleibende Auftreffgeschwindigkeit bei Ziehbeginn ist bei unterschiedlichen Hubzahlen oder Ziohtiefen mit dieser Lösung nicht möglich. Ebenso nicht die Realisierung unterschiedlicher Auftreffgeschwindigkeiten bei gleicher Hubzahl. 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 sine 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 Ziehtiefe 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 de/ Erfindung ist es, die Werkstückqualität zu verbessern, die Auftreffstoßgeschwindigkeit optimal zu gestalten, den umformverfahrensbedingten Lärm zu senken und durch die dadurch mögliche Erhöhung der Pressenhubzahl die Ausstoßleistung zu steigern.

Wesen der Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung bestellt darin, mit möglichst geringem technischen Aufwand einen Pressenantrieb einschließlich dessen Steuerung 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 unabhängig von der Pressenhubzahl und Ziehtiefe auf eine beliebige Größe einstellbar ist. Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, daß der als zweiseitig beaufschlagbare Arbeitszylinder mit Differenzkolben ausgebildete Druckpunkt des Stößels durch einen pneumatisch angetriebenen hydraulischen Druckspeicher antreibbar ist und