DD297791A5 - Einrichtung zur beeinflussung des energetischen verhaltens von antrieben in umformmaschinen - Google Patents

Abstract

Diese kostenguenstige und geraeuscharme Einrichtung verbessert das energetische Verhalten von Antrieben. Die Aufgabe liegt in der Schaffung einer funktions- und arbeitsschutzsicheren Einrichtung, die den Brems- und Beschleunigungsprozesz hochgradig realisiert. Erfindungsgemaesz wird das dadurch erreicht, dasz am Kurbeltrieb des Sekundaergetriebes ein zusaetzlicher Stoeszel angeordnet ist, der als abgestufter und steuerbarer Druckkolben ausgebildet ist und als Energiespeicher wirkt. Der Kurbeltrieb ist als ein zusaetzlicher auch an einer der rotierenden Wellen des Sekundaergetriebes anordenbar. Dabei besteht der Kurbeltrieb aus der Kurbelwelle, der Pleuelstange und dem im Druckuebersetzer gelagerten Druckkolben. Fig. 1

Description

Hierzu 4 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Beeinflussung des energetischen Verhaltens von Antrieben in Umformmaschinen, die auf den Anlauf- und Bremsvorgang 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 Wärmebelastbarkcit der Reibwerkstoffe einerseits und die ständige Erhöhung ihrer Standzeit bei wesentlich gesteigerten Dauerhub und Schaltzahlen haben u.a. zu erheblichen Material- und Fertigungsaufwendungen beim Herstelle - geführt.

Zur Reduzierung der Wärmebelastung und des Verschleißes in Kupplung und Brer se wurde eine Vorrichtung nach dem DD-WP 100 063 vorgeschlagen, bei der ein ungesteuerter Arbeitszylinder einerseits, η Maschinenkörper und andererseits seine Kolbenstange an der Kurbelwelle exzentrisch so angeordnet ist, 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 Restwärme 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 Beschleunigungsbzw. 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 Instandhaltung beim Betreiber erforderlich. Schließlich sind Servoantriebe mit stoßartigem Zuschalten 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 Kupplungsweile und Sekundärgetriebe angeordneten Planetengetriebe, das mit dem Reibklotzträger der Bremse gekoppelt ist, vorgeschlagen. Auch dieser Vorschlag ist nur mit hohen Aufwendungen, u. a. für das zusätzliche Planetenradgetriebe, 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 Anlauivorgang 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 Einrichtung das energetische Verhalten von Antrieben zu verbessern.

Darlegung des Wesens der Erfindung

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

Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, daß am Kurbeltrieb des Sekundärgetriebes ein zusätzlicher Stößel angeordnet ist, der als abgestufter und steuerbarer Druckkolben ausgebildet ist und als Energiespeicher wirkt. Der Kurbeltrieb ist zusätzlich an einer der rotierenden Wellen des Sekundärgetriebes angeordnet. Der Kurbeltrieb besteht aus der Kurbelwelle, der Pleuelstange und dem im Druckübersetzer gelagerten Druckkolben.

Die Pleuelstange kann auch an der Exzenter- oder Kurbelwelle oder am Pleuel angeordnet sein.

Weiterhin ist dii Wirkverbindung zwischen der Pleuelstange und dem Druckkolben starr ausgebildet. Die Wirkverbindung zwischen der Pk' lelstange und dem Druckkolben kann auch längenveränderbar ausgebildet werden. Der Druck im Druckausgleichsbohälter ist durch ein Druckminderventil einstellbar. Das niedrige Beschleunigungsmoment leitet den Anlaufvorgang ein. Gleichzeitig erfolgt die Zuschaltung des zusätzlichen Kurbeltriebes. Abhängig vom erreichten Kurbelwinkel entsteht mit dem Niedergang des Oberwerkzeugträgers aus dem Bereich des oberen Totpunktes eine Forcierung des Beschleunigungsvorganges durch den abgestuften Druckkolben auf die Pleuelstange, die die Kurbelwelle und damit die Welle des Sekundärgetriebes antreibt. Ca. 75° nach dem oberen Totpunkt wird der zusätzliche Kurbeltrieb abgeschaltet. Gleichzeitig erfolgt der Aufbau des Nennmomentes in der Kupplung.

Nach der Durchführung des Arbeitsverfahrens wird bei ca. 90" vor dem oberen Totpunkt der Kurbeltrieb wieder zugeschaltet, wodurch eine bremsende Wirkung durch den Druckübersetzer entsteht. Zeitversetzt wird die Kupplung vom Sekundärgetriebe getrennt, so daß das Sekundärgetriebe im oberen Totpunkt zum Stillstand kommt. Hier wirkt die Bremse nur als Haltebren ise.

Gleichzeitig wird der zusätzliche Kurbeltrieb wieder abgeschaltet.

Ausführungsbeispiel

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

Fig. 1.: Steuerschema eines energiearmen Kupplungs- und Bremsvorganges mittels Servotechnik Fig. 2.: Steuerschema einer Energiespeicherung mittels pneumatischen Speicher.

Der Antrieb, dessen energetisches Verhalten gesteurt werden soll, uasteht aus dem Schwungrad 1, der Kupplung 2, der Bremse 4 mit dem Betätigungselement 5 und den als Drehmasse 3 dargestellten, zu beschleunigenden und zu bremsenden Teilen des Sekundärgetriebes. Die Exzenter- bzw. Kurbelweile 6 ist über die Pleuel 7 in bekannter Weise mit dem Oberwerkzeugträger 8 verbunden. An der Kurbelwelle 6 oder an einer der Vorgelegewellen des Sekundärgetriebes ist ein zusätzlicher Kurbeltrieb angeordnet, der aus der Kurbelwelle 9, der Pleuelstange 10 und dem abgestuften Druckkolben 11, der im Druckübersetzer 12 lagert, besteht.

Der Druckübersetzer 12 dient als Energiespeicher. An der oberen Fläche des abgestuften Druckkolbens 11 wirkt der durch das Druckminderventil 13 veränderbare Druck, während die untere Fläche hydraulisch beaufschlagbar ist. Der Druckübersetzer 12 ist pendelnd am Maschinenkörper 14 angelenkt. Ein Druckausgleichsbehälter 15 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel integraler Bestandteil des Druckübersetzers 12, während der Zwischenraum 16 des abgestuften Kolbens 11 als druckloser Ölbehälter genutzt wird. Der untere ölraum 17 kann über ein entsperrbares Rückschlagventil 18, welches mittels Wgeventil 19 steuerbar ist, verbunden werden. Schließlich ist die Kurbelwelle 9 koppelbar. Die Bremse 21 blockt die Kurbelwelle 9 gegenüber dem Maschinengestell.

Zur Steuerung der Kupplung 2 und der Bremse 4 sind mindestens der Druckregler 22, der Druckmittelspeicher 23 und die Pressensicherheitsventile 24 und 25 erforderlich.

An dem Ausgang des Pressensicherheitsventils 25 ist das lagekontrollierte Wegeventil 26 mit einem Schalldämpfer angeschlossen. Der Druckmittelspeicher 23 steht durch eine Leitung über einen Druckregier 27 und einen Druckmittolspeicher 28 sowie einem Wegeventil 29 und einem Pressensicherheitsventil 24 mit dem Betätigungselement der Kupplung 2 in Wirkverbindung. Vom zweiten Zugang des Wegeventils 29 aus ist zu dem Druckregler 27 und dem Druckmittelspeicher 28 zusätzlich eine Leitung parallel angeordnet.

Nach dem Einschalten des Pressensicherheitsventils 25 wird das Betätigungselement 5 der Bremse 4 zügig gelüftet und die Kupplung 2 durch das Pressensicherheitsventil 24 und dom Druckmittelspeicher 28 überschneidungsfrei, wie bekannt, in Schließstellung gebracht. In der Kupplung 2 wirkt ein durch den Druckregler 27 deutlich reduziertes Beschleunigungsmoment, das maximal den doppelten Betrag des im Sekundärgetriebe wirkenden Reibmomentes, z. B. in den Lagerungen, annimmt. Dieses niedriege Beschleunigungsmoment leitet den Anlaufvorgang ein. Gleichzeitig erfolgt die Zuschaltung der Kupplung 20 und das Lösen der Bremse 14 sowie die Entsperrung dos Rückschlagventils 18 durch das Wegeventil 19. Abhängig vom erreichten Kurbelwinkel entsteht mit dem Niedergang des Oberwerkzeugträgers 8 aus dem Bereich des oberen Totpunktes eine Forcierung des Besrhleunigungsvorganges durch den abgestuften Druckkolben 11 auf die Pleuelstange 1C, die die Kurbelwelle 9 und damit die Kurbelwelle 6 antreibt. Ca. 75° nach dem oberen Totpunkt wird das Rückschlagventil 18 und die Kupplung 20 abgeschaltet. Gleichzeitig erfolgt durch Zuschalten des Wegeventils 29 der Aufbau des Nennmomentos in der Kupplung 2. Nach der Durchführung des Arbeitsverfahrens wird zunächst ca. 90° vor dem oberen Totpunkt die Kupplung 20 erneut zugeschaltet, wodurch eine bremsende Wirkung durch den angekoppelten Druckübersetzer 12 entsteht. Zeitversetzt wird die

Kupplung 2 vom Sekundärgetriebe getrennt, so daß das Sekundärgetriebe im oberen Totpunkt zum Stillstand kommt. Die Bremse 4 wird erst im Stillstand eingelegt und wirkt nur noch als Haltebremse. Darüber hinaus wird die Kupplung 20 abgeschaltet und die Bremse 21 eingelegt. Schließlich wird das Wegeventil 19 abgeschaltet, so daß der untere Ölraum 17 durch das Rückschlagventil abgesperrt ist.

In Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lösung nach Figur 2 ist die Kurbelwelle 6 mit der Kurbelwelle 9 durch eine nichtschaltbare Kupplung verbunden. Darüber hinaus ist die Pleuelstange 10 im abgestuften Druckkolben 1ϊ axial verschiebbar und mit einem Anschlag 30 versehen. Ein weiterer Anschlag 31 im unteren Druckraum 17 begrenzt den Hub des abgestuften Druckkolbens 11. Nach dem Einschalten des Pressensicherheitsventils 25 wird das Betätigungselement 5 der Bremse 4 zügig gelüftet und die Kupplung 2 durch das Pressensicherheitsventil 24 und dem Druckmittelspeicher 28 überscheidungsfrei, wie bekannt, in Schließstellung gebracht. In der Kupplung 2 wirkt ein durch den Druckregler 27 deutlich reduziertes Beschleunigungsmoment, das maximal den doppelten Betrag des im Sekundärgetriebe wirkenden Reibmomentes, z. B. in den Lagerungen, annimmt. Dieses niedrige Beschleunigungsmoment leitet den Anlaufvorgang ein. Gleichzeitig » . Jgt die Entsperrung des Rückschlagventils 18 durch das Wegeventil 19. Abhängig vom erreichten Kurbelwinkel entsteht mit dem Niedergang des Oberwerkzeugträgers 8 aus dem Bereich des oberen Totpunktes eine Forderung desBeschleunigungsvorganges durch den abgestuften Druckkolben 11 auf die Pleuelstange 10, die die Kurbelwelle 9 und damit die Kurbellwelle β antreibt. Ca. 75° nach dem oberen Totpunkt ist der Beschleunigungsvorgang abgeschlossen und der Druckkolben 11 hat den Anschlag 31 erreicht, wodurch er zum Stillstand kommt. Die Pleuelstange lObowegtsich nunmehraxial aus dem Druckkolben 11 und der Anschlag 30 wird frei. Gleichzeitig erfolgt das Zuschalten des Wegeventils 29, wodurch sich das Nennmoment in der Kupplung 2 schnell aufbauen kann. Nach der Durchführung des Arbeitsverfahrens erreicht ca. 75° vor dem oberen Totpunkt der Anschlag 30 der Druckkolben 11. Die Kupplung 2 wird abgeschaltet und vom Sekundärgetriebe getrennt. Durch die Wandlung der kinetischen Energie in potentielle Energie erzwingt der Druckkolben 11 den Stillstand des Sekundärgetriebes.

Claims (6)

1. Einrichtung zur Beeinflussung des energetischen Verhaltens von Antrieben in Umformmaschinen während des Beschleunigungs- und Bremsprozesses, wobei der Antrieb aus Schwungrad, Kupplung und Bremse sowie Sekundärgetriebe besteht und die Bewegungsübertragung auf den Oberwerkzeugträger von der Exzenter- bzw. Kurbelwelle aus mittels Pleuel erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß am Kurbeltrieb des Sekundärgetriebes ein zusätzlicher Stößel angeordnet ist, der als abgestufter und steuerbarer Druckkolben (11) ausgebildet ist und als Energiespeicher wirkt.

2. Einrichtung zur Beeinflussung des energetischen Verhaltens von Antrieben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kurbeltrieb zusätzlich an einer der rotierenden Wellen des Sekundärgetriebes angeordnet ist.

3. Einrichtung zur Beeinflussung des energetischen Verhaltens von Antrieben nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kurbeltrieb aus der Kurbelwelle (9), der Pleuelstange (10) und dem im Druckübersetzer (12} gelagerten Druckkolben (11) besteht.

4. Einrichtung zur Beeinflussung des energetischen Verhaltens von Antrieben nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, da 'ie Wirkverbindung zwischen der Pleuelstange (10) und dem Druckkolben (11) starr ausgebildat ist.

5. Einrichtung zur Beeinflussung des energetischen Verhaltens von Antrieben nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirkverbindung zwischen der Pleuelstange (10) und dem Druckkolben (11) längenveränderbar ausgebildet ist.

6. Einrichtung zur Beeinflussung des energetischen Verhaltens von Antrieben nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck im Druckausgleichsbehälter (15) durch ein Druckminderventil (13) einstellbar ist.