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Parallelsteuerung für hydraulische Pressen, Scheren mit mehreren Preßzylindern
Bei den bekannten hydraulischen Pressen, Scheren od. dgl. mit mehreren Preßzylindern
ist es nicht möglich, den balkenartigen Stößel, im folgenden kurz Balken genannt,
genau parallel zum Tisch zu halten, wenn er ganz oder teilweise einseitig belastet
wird.
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Derartige einseitige Belastungen treten auf, wenn an einem Horn gearbeitet
oder das Werkzeug einseitig aufgespannt wird oder wenn mehrere Werkzeuge über die
Tischlänge verteilt sind und sie nacheinander zum Eingriff kommen. Es kann dabei
erst der linke Kolben, dann beide, endlich auch der rechte Kolben mit vollem Druck
beaufschlagt werden.
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Durch die Schräglage des Balkens werden Abkant-oder ähnliche Arbeiten
ungenau, während sich Stanzarbeiten mit feinen Blechen (1 m und darunter) kaum noch
oder gar nicht mehr ausführen lassen.
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Eingehende Versuche und Untersuchungen haben gezeigt, daß unter den
verschiedenen Ursachen für die Schräglage, wie beispielsweise Ungenauigkeiten in
der Steuerung, Undichtheiten in den Ventilen od. dgl., bei den Portalpressen und
bei Pressen der C-Bauart insbesondere die Auffederung und/oder Längung des Pressengestells
eine Schräglage des Balkens hervorrufen.
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Die Längung und/oder Auffederung des Pressengestells kann Beträge
eines Bruchteiles bis zu einem Millimeter und darüber erreichen, und die an den
Ständerköpfen oder anderen Stellen des Pressengestells befestigten Gehäuse der Parallelsteuerventile
machen die dadurch bewirkte Bewegung mit. Sie werden mitgenommen, und dadurch ändert
sich die Lage des betreffenden Steuergestänges und damit der Kolbenschieber zu den
Gehäusen bzw. ihre Spalte für öldurchfluß.
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Diese oben beschriebenen Nachteile werden durch die vorliegende Erfindung
beseitigt, die nicht nur auf Zwei-, sondern auch auf Mehrständerpressen angewendet
werden kann.
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Gemäß der Erfindung wird eine durch die Längung und/oder Ruffederung
des Pressengestells hervorgerufene Schräglage des Balkens dadurch verhindert, daß
die durch die Längung und/oder Ruffederung bewirkten Verschiebungen der Ventilgehäuse
durch entsprechende Änderungen, beispielsweise Längenänderungen oder Winkeländerungen,
der Steuervorrichtung ausgeglichen werden.
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Die Längen- oder Winkeländerung der Steuervorrichtung kann erfindungsgemäß
druck- oder wegabhängig durchgeführt werden.
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Wird die Längen- oder Winkeländerung druckabhängig vorgenommen, dann
wirkt erfindungsgemäß der in den Druckräumen der Preßzylinder oder an diese angeschlossenen
Räumen und Leitungen herrschende Druck auf in oder an den Steuervorrichtungen oder
in einem ihrer Glieder angeordnete hydraulische Preßvorrichtungen, deren druckbeaufschlagte
Kolben sich unter der Gegenkraft von z. B. Federn oder ähnlichen Mitteln in Zylindern
hin- und herbewegen und dadurch die Änderung des Gestänges bewirken.
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Bei wegabhängigem Ausgleich wird die Ruffederung des Pressengestells
gegenüber einem Festpunkt durch ein am auffedernden Kopf des Ständers befestigtes
und über den Festpunkt geführtes Gestänge auf die Steuervorrichtung übertragen und
bewerkstelligt eine entsprechende Längen- oder Winkeländerung.
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Die druck- oder wegabhängigen Glieder können neben den Steuervorrichtungen
angeordnet sein und beispielsweise Gewindemuffen drehen, die in die Steuergestänge
eingebaut sind und diese beim Drehen verlängern oder verkürzen.
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Das druck- oder wegabhängige Glied für die Winkelverstellung kann
ähnlich ausgeführt werden wie das entsprechende Glied für die Längenänderung. Dabei
können Drehkolbenschieber oder andere geeignete Verstellvorrichtungen verwendet
werden.
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Bei der Verwendung des druckabhängigen Gliedes zur `'Winkelverstellung
kann' das veränderliche Glied beispielsweise zwischen zwei im Winkel zueinander
stehende Hebelarme eingebaut werden. In diesem Falle wird eine hydraulische Preßvorrichtung
den Winkel, den die beiden Hebelarme zueinander bilden, unmittelbar oder bei der
wegabhängigen Verstellung mittelbar ändern. Sie kann im ersteren Falle zwischen
beiden Hebelarmen, gegebenenfalls an ihren Enden, angeordnet werden.
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Wenn eine Presse länger unter einseitigem Druck steht, kann eine Schräglage
auch durch unvollständiges
Dichten der vorwiegend verwendeten Schieberventile
hervorgerufen werden. Zur voll-'@thc@Mga@"qir-iithip,it müssen die Schieberringe
die (S¢a@ta Mede -gewisse Wegstrecke, je nach dem Durchmesser des Spaltes Bruchteile
eines Millimeters oder auch mehr, überdecken.
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Die Längen- oder Winkeländerung der Steuervorrichtung kann nun erfindungsgemäß
auch dazu benutzt werden, diesen von der Undichtheit der Parallelsteuerventile herrührenden
Anteil der Schräglage zu verringern oder ganz zu beseitigen.
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Bei der Annahme, die Ständerdurchbiegung betrage z. B. bei einem Preßdruck
von 200 atü etwa 1 mm und die zum genügenden Dichten erforderliche Überdeckung des
Steuerventils (auf der nicht belasteten Seite) 0,5 mm, dann wird das veränderliche
Glied bzw. die Steuervorrichtung eines jeden Steuerventils beim Druckanstieg von
0 auf 200 atü um 1,5 mm verlängert. Dabei ist vorausgesetzt, daß die Überdeckung
des geschlossenen Steuerventils um 0,5 mm durch Verlängerung der Steuervorrichtung,
die zum druckbelasteten Zylinder gehört, erzielt wird. Ein langsames Schräglegen
kann nicht eintreten, weil der Spalt des geschlossenen Steuerventils bei einer Überdeckung
von 0,5 mm gut abgedichtet ist.
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Es kann aber auch vorteilhaft sein, die Verlängerung bei dem angeführten
Druckanstieg auf 1,25 mm zu begrenzen und nur 0,25 mm zur Überdeckung des Spaltes
im Steuerventil der unbelasteten Seite vorzusehen. Dichtet dieses bei dieser Überdeckung
ab, dann bleibt die Parallelität erhalten, dichtet es aber erst bei einer Überdeckung
von 0,5 mm, dann kommt der Balken allmählich in eine kleine Schräglage zum Tisch
entsprechend dem nicht ausgeglichenen Betrag von 0,25 mm der Überdeckung.
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Der Vorteil dieses Vorgehens tritt aber dann in Erscheinung, wenn
sich unter dem Preßdruck das mehr belastete Ende des Balkens weiter dem Tisch zu
bewegen sollte. Das andere Balkenende kommt nämlich erst dann nach, wenn der Balken
die gleiche Schräglage, aber mit entgegengesetzter Neigung aufweist. Mit dem Stillstand
des mehrbelasteten Balkenendes aber stellt sich die Schräglage in der alten Neigung
wieder ein. Die Balkenschräglage zum Tisch wird also nicht größer als entsprechend
dem nicht ausgeglichenen Betrag von 0,25 mm der Überdeckung.
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Im anderen Falle dagegen, wenn die Längenänderung 1,5 mm beträgt,
wird sich zwar im Stillstand eine waagerechte Lage des Balkens ergeben. Wenn sich
aber aus dieser Lage heraus das mehr belastete Balkenende weiter nach unten bewegen
sollte, dann bleibt das andere Balkenende entsprechend der 0,5 mm breiten Spaltüberdeckung
zurück. Bei dieser Längenänderung tritt eine doppelt so große Schräglage für den
Fall ein, daß sich das belastete Balkenende bei vollem Preßdruck weiter nach unten
bewegt.
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Je nachdem sich also beim Arbeiten das belastete Balkenende unter
dem Druck an gleicher Stelle halten 1z~. nach unten sich weiterbewegen sollte, wird
eine größere bzw. eine kleinere Überdeckung und damit eine größere oder kleinere
Verlängerung des Steuergestänges oder eines seiner Glieder gewählt werden.
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Die Überdeckung des nicht belasteten Steuerventils kann aber auch
durch Verkürzung seines eigenen Steuergestänges herbeigeführt werden, wenn diese
im Sinne des Schließens wirkt.
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Zu diesem Zweck werden :in den Steuergestängen bzw. in einem ihrer
Glieder Vorrichtungen zur Verkürzung angebracht, die weg- oder druckabhängig betätigt
werden. Für die druckabhängige Verkürzung können die Leerhubd;rücke oder etwas größere
Drücke herangezogen werden. Bei letzteren. wird davon ausgegangen, daß die Vorrichtung
zur Verkürzung bei den Drücken, die zur Durchführung der Leerhübe nach oben: und
unten benöüigt werden und die beispielsweise -zwischen 30 und 70 atü liegen können,
noch nicht anspricht. Es genügt, wenn sie bei der Druckerhöhung von einigen Atmosphären
oder von mehr ansprechen, also, bezogen auf die obengenannten Leerhubdrücke, bei
etwa 31 bis 40 atü und 71 bis 80 atü.
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Eine Druckerhöhung kann durch Lecköl erfolgen, das in dieDruckräume
eindringt. Der vorher beispiels-Nveise 30 bis 70 atü betragende Druck steigt dann
an. Dieser Druckanstieg wird zur Betätigung der Vorrichtung ausgenutzt, beispielsweise
dadurch, daß er auf einen Kolben wirkt, der infolge einer Gegenfederkraft erst beim
Druckanstieg anspricht und dass Glied bzw. Steuergestänge verkürzt.
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Wird der Druck in den Druckräumen gesenkt, indem mehr Öl aus ihnen
abgeführt wird, als Lecköl zuströmen kann:, dann kann auch diese Druckminderung
dazu benutzt werden, das Steuergestänge zu verkürzen.
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Wird ein Druckanstieg verwendet, so kann der Druck aus dem Hubraum
des nicht oder der weniger belasteten Ständer entnommen werden. Die Hubräume sind
meistens durch federbelastete Rückschlagventile gegen die Steuerventile abgetrennt.
Dabei kann, der Druck vor oder auch nach diesem Ventil abgenommen werden. Der Druck
in der Leitung zwischen Steuerventil und Rückschlagventil steigt bei Undichtheit
im Steuerventil schnell an, weil hier nur wenig Ölraum vorhanden ist und dieser
sich außerdem beim ersten Schließen unter geringem Druck befindet. Durch den schnellen
Druckanstieg kann eine schnelle Überdeckung erzielt werden.
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Wie ersichtlich:, gibt es mehrere erfindungsgemäße `'rege zu einer
druckabhängigen Erzielung einer Überdeckung und' damit Dichtheit der Steuerschieberventile.
Bei dem einen spricht die Vorrichtung zur Verlängerung oder Verkürzung der einzelnen
Steuergestänge auf bestimmte Drücke der Druckräume, bei dem anderen auf bestimmte
Drücke der Hubräume der Preßzylinder an.
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In den: Abb. 1 und 2 ist eine Parallelsteuerung für Pressen, Scheren
od. dgl. dargestellt. An Hand dieser Abbildungen und der Abb. 3 soll ein Ausführungsbeispiel
des Erfindungsgegenstandes beschrieben «-erden: Abb. 1 stellt eine Vorderansicht
und Abb. 2 eine Seitenansicht einer hydraulischen Presse dar, während in Abb. 3
ein veränderliches Glied eines Steuergestänges mit der Vorrichtung zu seiner druckabhängigen
Längenänderung gezeigt ist.
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In Abb. 1 und 2 sind die Parallelsteuerventile 1 und 2 an den Köpfen
der Ständer befestigt, an denen auch die Druckzylinder 3 und 4 angeordnet sind.
An den Kolbenstangen 5 und 6 der Parallelsteuerventile sind die veränderlichen Glieder
7 und 8 angebracht und an diesen fest -einstellbare Verstellungen 9 und: 10, die
die Zahnstangen 11 und 12 tragen und zum Einstellen der normalen Länge der Steuergestänge
dienen.
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Die Zahnstangen 11 und 12 greifen in Ritzel 13 und 14 ein, die: auf
einer beiden Steuergestängen gemeinsamen Steuerwelle 19 befestigt sind. Die Lager
17 und 18 für die Steuerwelle sind auf dem Balken 20 angebracht.
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Gegenrollen 15 und 16 führen die Zahnstangen in den Ritzeln 13 und.
14. Leitungen 21 und 22 führen
von den Para.llelsteuerventilen z
u clen Druckräumen der Zylinder 3 und 4. An diese Leitungen sind federnde Stahlrohre
23 und 24 angeschlossen, durch die der Öldruck, der in den Druc'";r@iumeti der Zylinder
3 und 4 herrscht, auf die veränderlichen Glieder 7 und 8 übertragen wird.
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"Zum Kennzeichen einer einseitigen Belastung ist auf der linken Seite
unter dein Druckzylinder zwischen Balken und Tisch ein Klotz 25 eingelegt, während
sich auf der rechten Balkenseite kein den Preßdruck aufnehmender Gegenstand befindet.
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In dein Augenblick, in welchem der leeruntergehende l>alken 20 auf
den Klotz 25 trifft, wird seine Bewegung gehemmt, der Druck im Zylinder 3 steigt
bis zu vollem Preßdruck an, sein Ständer federt dementsprechend auf und nimmt das
Parallelsteuerventil1 nach oben.
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Gleichzeitig aber steigt auch der Druck in der Preßvorrichtung des
Gliedes 7, dessen Länge dadurch vergrößert wird, und zwar entsprechend der Auffederung
des Ständers. Das Steuergestänge dieser Seite bleibt dadurch in Ruhe, so daß die
Steuerwelle 19 nicht gedreht wird und das Steuergestä nge der rechten Seite, das
das Para.llelsteu,e,rventil geschlossen hält, nicht bewegt wird.
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Infolge dieses ansteigenden Druckes kann, aber allinählich Lecköl
durch das Parallelsteuerventil 2 in den Zylinderrauen 4 dringen, wodurch dessen
Kolben sich langsam nach unten bewegt und eine Schräglage des Balkens eintritt.
Diese Schräglage kann durch ein besseres Diebten des Ventil, z. B. durch eine größere
Überdeckung, vermieden werden.
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Daher wird das Glied 7 um mehr verlängert, als zum Ausgleich der Aufiedcriing
des Ständers nötig i e Zahnstange 11 versetzt dann uin den Mehrw äre. Di
betrag der Verlängerung die Steuerwelle 19 in Drehung, und diese führt über (las
Ritzel 14 eine gleichsinnige Bewegung (le.; rechten Steuerg,@stiinges durch, so
daß (las Parallelsteuerventil2 mehr geschlossen wird, besser abdichtet und kein
oder kaum noch Lecköl in dcri Zylinder 4 gelangen kann. Der Balken bleibt dann parallel
zum Tisch stehen.
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In den weiteren Zeichnungen sind einige Ausführungsbeispiele für .ein
druckabhängiges veränderliches Glied dargestellt, und zwar zeigt Abb. 3 a eine Vorrichtung
für eine Verlängerung, Abb. 3b eine Vorrichtung für eine Verkürzung und Abb. 3 c
eine Vorrichtung für eine Verlängerung und eine Verkürzung.
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In Abb. 3 a bilden ein Oberteil 30 und ein Unterteil 31 an ihren einander
zugekehrten Enden eine kleine hydraulische Presse 32, die aus einem Zylinder 33
im Unterteil 30 und einem Kolben 34 beisteht, der in einem Gewindebolzen zur Befestigung
des Unterteiles 31 ausläuft.
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Das Oberteil 30 trägt eine Hubbegrenzungsmutter 36 mit einem
Ringansatz 37, auf dem der Bund 38 des Kolb-ns 34 nach Vollendung seines Hubes atif'läuft.
Sowohl die Begrenzungsmutt; r 36 als auch ihre Gegenmutter 39 sind durch Nasenscheiben
40 gesichert. Die Begrenzungsmutter 36 trägt auf ihrer Außenseite ein Gewinde für
eine Vorspanninutter 41. Diese Vorspanninutter dient dazu, Federn zu spannen, um
den Kolben 34 mit einem dem hydraulischen Druck entgegenwirkenden Druck zu belasten.
Zu diesem Zwecke sind zwischen dem Bund 42 des Kolbens und. dem Ring 43 zwei Tellerfedern
44 angeordnet. Die Vorspannmwtter 41 und ihre Gegenmutter 45 werden durch Nasenscheiben
46 gesichert.
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In der Gewindebohrung 47 wird durch eine Verschraubung ein federndes
Stahlrohr oder ein anderes Übertragungsmittel befestigt, dessen anderes Ende mit
dem Druckraum des dazugehörenden Zylinders oder einer zu diesem führenden Leitung
verbunden ist.
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Durch den Öldruck wird der mit Rillen versehene Kolben 34 entgegen
dem Druck der Federn 44 nach rechts gedrückt, bis sein Bund 38 am Ringansatz 37
anschlägt. Uni diesen Hub verlängert sich entsprechend das Glied, dessen Länge sich
aus der Länge. des Oberteiles 30 und der Länge des Unterteiles 31 zusammensetzt.
Die Kolbenfläche und die Federn werden so gewählt, daß sich beim vollen Preßdruck
ein Hub ergibt, Gier der Auffederung des Ständers und/oder der ganzen oder teilweisen
Überdeckung des Schieberventils entspricht. Ein Anschluß 59 dient zum Ableiten des
aus dem Druckraum 33 entweichenden Lecköles.
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In Abb. 3b ist eine Preßvorrichtung für eine Verkürzung des Gliedes
eingezeichnet, wobei der Einfachheit halber das Drucköl durch den Anschluß 47 und
eine Kolbenbohrung zugeführt wird.
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Auf dein Gewindebolzen 35 befestigt ist ein Kolben 48 für die Verkürzung
des veränderlichen Gliedes (30, 31).
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Der durch den Anschluß 47 zugeführte Druck wird über eine Bohrung
49 und Kanäle 50 in den Druckraum 51 gebracht, wodurch sich der Kolben 48 nach rechts
bewegt und einen Spalt 52, der sich zwischen Oberteil und Unterteil befindet, verkleinert.
Um den gleichen Betrag verkleinert sich auch die Länge des veränderlichen Gliedes.
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Als Gegenkraft wirken auf den Verkürzungskolben 48 zwei Tellerfedern
53, die durch ein Endstück 54 des Unterteiles auf den Kolben gepreßt werden. Der
Druck der entsprechend vorgespannten Tellerfedern wird durch einen Distanzring 55
im Druckraum 51 aufgenommen. Zum Vorspannen dient das Endstück 54. Es ist durch
eine Gegenmutter 56 und Nasenschrauben 57 gesichert.
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Als Hubbegrenzung für die Verkürzung dient das Oberteil 30, das nach
Vollendung des durch den Spalt 52 bestimmten Hubes auf eine Fläche 58 des Unterteiles
31 aufläuft.
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Der Hub; also der Spalt 52, wird mit Hilfe des Distanzringes 55 eingestellt.
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Wenn das Glied mit den beiden Preßvorrichtungen ausge-tattet wird,
muß für die Verkürzu.ngsvorrichtun- in den Raum 51 ein gesonderter Druckanschluß
61 von der Seite her vorgesehen werden und die Ko.1beiibohrttng wegfallen, wie es
in Abb. 3 c gezeigt ist.
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Eine Anschlußöffnung 59 dient zum Abführen des aus den Druc.kräurnen
33 und 51 entweichenden I-,ecköle.s.
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Das Oberteil 30 besitzt eine zentrale Bohrung 60, welche bei der Verbindung
des Oberteiles mit der Kollr°iistange des Schieberventils an die Bohrung der Kolbenstange
angeschlossen wird, so daß der Druck aus (Lese Druckräumen der Preßzylinder unrnitte
lbar vom Druckraum des Parallelsteuerventils dem Druckratim 32 zugeleitet wird.
Wird die Bohrung 60 zur Übertragung des Druckes benutzt, dann wird der Anschluß
47 blind geschlossen.
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Die übrigen Bezugszeichen der Abb. 3 c bezeichnen die gleichen Geigenstände
wie die betreffenden in Abb. 3 a und. 3 b.