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Hydraulischer Preß- oder Hubzylinder Bei hydraulischen Pressen verschiedener
Art bedient man sich gern einer Einrichtung, die es ermöglicht, das von der Druckmittelpumpe
geförderte Druckmittel auf einen Zylinder bzw. Kolben mit kleiner Kolbenfläche einwirken
zu lassen, um so bei ringem Kraftaufwand große Wege zu erzielen und einen Schnellschluß
der Presse herbeizuführen. Im Anschluß daran soll jedoch bei gleicher Leistung der
Druckmittelpumpe dadurch eine große Kraft erzeugt werden, daß die Kolbenfläche wesentlich
vergrößert wird, während sich die Vorschubgeschwindigkeit entsprechend verringert.
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Die Erfindung geht von einem hydraulischen Preß-oder Hubzylinder aus,
dessen Kolben beim Vorschub im Eilgang auf einer Teilfläche und beim Arbeitshub
über ein Zuschaltventil auf der gesamten Kolbenfläche beaufschlagt ist, wobei während
des Eilganges Druckmittel aus dem Rückhohlraum in den Kraftschlußraum überströmt,
und bei welchem die Rückführung des Kolbens ebenfalls im Eilgang erfolgt.
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Bei derartigen hydraulischen Pressen sind zwei Arten von Schnellgangsanordnungen
bekannt: 1 . Ein Eilgangzylinder mit feststehendem Eilgangkolben ist im Preßkolben
eingegrenzt. Dabei erfolgt Nachfüllen unter Umständen auf der Eildruckseite des
Preßkolbens vorhandener Zusatzdruckräume aus druck-losen Nachfüllräumen oder aus
gleich großen Verdrängun 'asräumen, auch aus dem Rückholraum des Preßkolbens.
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2. Es erfolgt Einspeisen von Druckmittel in den Druckraum des Preßkolbens
und Zuspeisen von Druckmittel aus durch den vorgehenden Preßkelben unter Druck gesetzten
Verdrängungsräumen.
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Die Erfindung bezweckt die Schaffung eines Preß-oder Hubzylinders
mit gegenüber den bekannten Anordnungen herabgesetzter Gesamtflüssigkeitsreibung
und Druckmittelförderung zum und vom Vorschubzylinder, also mit verbessertem Wirkungsgrad,
bei dem überdies die bei den bekannten Anordnungen benötigten besonderen Saugleitungen
entfallen.
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Das wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß zur Eilrückführung
im Kolben ein gesteuertes Ventil zwischen dem Rückholraum und dem Kraftschlußraum
vorgesehen ist, das durch die Druckdifferenz zwischen dem Rückholraum und dem Schnellschlußraum
gesteuert ist.
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Die Steuerung des Ventils kann mittels eines im Kolben axial verschiebbaren,
mit einem Mitnehmer versehenen Steuerkolbens erfolgen, dessen eine Stimfläche mit
dem Rückholraum und dessen andere Stimfläche mit dem Schnellschlußraum in Verbindung
steht.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung besteht bei einem hydraulischen
Preß- oder Hubzylinder mit einem am Zylinderdeckel befestigten und mit einer Bohrung
für das Druckmittel versehenen Eilgangkolben, der in eine Ausnehmung des beweglichen
Kolbens eingreift, das Ventil aus einer im beweglichen Kolben mit einem für den
Durchtritt des Druckmittels vorgesehenen Spiel verschiebbar angeordneten und den
Eilgangkolben umschließenden Zylinderhülse, die an ihrem äußeren Umfang einen Bund
aufweist, der beim Vorschub mit einer im Kolben an einer Ringnut vorgesehenen Dichtfläche
zusammenwirkt.
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Weiterhin können als Ventil die im Kolben mit einem für den Durchtritt
des Druckmittels vorgesehenen Spiel verschiebbar angeordneten und einen mit einer
Dichtfläche des Kolbens zusammenwirkenden Bund aufweisenden Kolbenstangen vorgesehen
sein.
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Die Anordnung eines oder mehrerer Schleusenventile im Kolben erspart
zusätzliche Leitungen zwischen dem Kraftschlußraum und dem Rückholraum, verringert
den Durchflußwiderstand zwischen beiden Räumen und entlastet die vom Rückholraum
zur Druckmittelpumpe bzw. zum Behälter gehende Leitung um die im Kraftschlußraum
benötigte Druckmittelmenge.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt,
und zwar zeigt Abb. 1 einen Längsschnitt durch den Vorschubzylinder,
Abb.
2 einen Längsschnitt durch eine andere Ausführungsform des Vorschubzylinders, Abb.
3 einen Längsschnitt durch wiederum eine andere Ausführungsform des Vorschubzylinders.
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Bei der Ausführung gemäß Abb. 1 ist der Zylinder5 bei
6 mit einer Zuleitung7 für das Druckmittel versehen, die sich im Zylinderboden8
in eine bis zur Mitte dieses Deckels reichende Bohrung 9
fortsetzt und hier,
in Achsrichtung abgebogen, in einen an den Boden 8 anschließenden und in
das Zylinderinnere, etwa bis zur Hälfte hineinragenden Eilgangkolben 10 übergeht,
an dessen Stirnfläche 11
sie in den Schnellschlußraum12 einmündet. Dieser
wird einerseits durch die Stirnflächell des Eilgangkolbens 10, zum anderen
durch eine zylindertopfartige Zylinderhülse 13 gebildet, die axial auf dem
Eilgangkolben 10 gleiten kann und etwa in seiner Mitte einen Bund 14 zeigt.
Die Zylinderhülse 13 wird an ihrem Umfang mit reichlichem Spiel von einem
zweiteiligen Kolben 15, 16 umgeben, wobei zwischen der Zylinderhülse
13 und den beiden Kolben 15 und 16 ein Ringspalt
17 besteht, der auch bei 18 den Bund 14 umgibt. Das bei
19 vorgesehene Spiel zwischen den radialen Bundflächen gestattet eine entsprechende
Axialbewegung zwischen der Zylinderhülse 13 und den beiden Kolben
15, 16. Die Zweiteilung des Kolbens 15, 16 geschieht lediglich aus
dem Zweck, die bei 18 und 19 gebildete Nut für den Bund 14 zu schaffen
und die Teile miteinander zu vereinigen. Durch den Kolben 15, 16, den Eilgangkolben
10 und den linken Teil des Zylinders 5 wird der Kraftschlußraum 20
gebildet.
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Im Kolben 15, 16 ist ein Rückschlagventil 21 angeordnet, dessen
Schaft 22 in einer Bohrung 23 des Kolbens 15, 16 mit reichlichem Spiel
bewegbar ist, bei 24 geführt wird und unter der Wirkung einer sich einerseits gegen
die Führung 24 und andererseits gegen eine Mutter 25 anlegende Feder
26 in die Absperrlage gezogen wird. Die Bohrung 23 verbindet also
den Kraftschlußraum 20 mit dem von der Zylinderhülse 13 und-den beiden Kolben
15, 16 sowie dem rechten Zylinderteil gebildeten Rückholraum 46. Der ringförmige
Kolben 15, 16 ist in üblicher Weise mit wenigstens einer Kolbenstange
27 ausgestattet, die gleichzeitig dazu dient, die beiden Teile des Kraftschlußkolbens
zusammenzuhalten.
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Unmittelbar am Zylindergehäuse 5 ist ein Zuschaltventil
28 vorgesehen, das in eine kurze Leitung 29, 30
eingeschaltet ist und
unter der Wirkung einer Feder 31 die Verbindung zwischen der Bohrung
9 zum Schnellschlußraum und dem Kraftschlußraum 20 herstellt. Die Einstellung
der Feder 31 ist so gewählt, daß das Ventil erst dann öffnet, wenn die dem
Gesamtkolben entgegenwirkende Kraft größer ist, als dem Druck des Druckmittels und
der Kolbenfläche des Schnellschlußkolbens entspricht.
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Die Anordnung wird ergänzt durch eine den Rückholraum 46 mit der nicht
dargestellten Druckmittelpumpe bzw. einem Aufnahmebehälter für das Druckmittel verbindenden
Leitung 32, die ebenso wie die Leitung 7 mit den nötigen Schaltmitteln,
wie Ventilen, Schiebern u. dgl., versehen ist.
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Die Wirkungsweise der Anordnung ist wie folgt: Das Druckmittel wird
durch die Leitung 7 und der Bohrung 9 in den Schnellschlußraum 12
hineingegeben und bewegt die Zylinderhülse 13 von links nach rechts. Dieser
nimmt über seine radiale Dichtfläche 33 den Kolben 15, 16 mit, dichtet
dabei aber den Spalt 17, 18, 19 bei 33 ab. Eine Flüssigkeitsmenge,
welche der in die Zylinderhülse 13 hineingegebenen entspricht, entweicht
durch die Leitung 32
aus dem Rückholraum 46, während der durch den Kolben
15, 16 verdrängte Flüssigkeitsteil durch die Bohrung 23 unter überwindung
des Druckes der Feder 26 und öffnen des Rückschlagventils 21 in den Kraftschlußraum
20 übertritt.
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Sobald der Widerstand der Presse, der sich über die Kolbenstangen
27 auf den Kolben 15, 16 überträgt, ein gewisses Maß übersteig das
von der Stärke der Feder 31 des Zuschaltventils 28 abhängt, öffnet
dieses Ventil und verbindet über die Bohrungen 29
und 30 die Druckmittelzufuhrleitung
7 unmittelbar mit dem Kraftschlußraum 20, so daß der Druck des Druckmittels
nunmehr auch auf den Kolben 15, 16
zur Einwirkung kommt.
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Für die Rückholbewegung wird der Druckmittelzufluß umgekehrt,
d. h. also die Leitung 7 mit der Saugseite der Pumpe bzw. einem Zwischenbehälter
verbunden, während die Leitung 32 Druckmittel erhält, das in den Rückholraum
46 eintritt. Hier wirkt es auf die zylinderkopfartige Zylinderhülse 13, die
zunächst die Rückholbewegung einleitet, indem das von ihr eingeschlossene und im
Schnellschlußraum 12 befindliche Druckmittel durch die Bohrung 9 entweicht,
während der Kolben 15, 16 eine Bewegung noch nicht ausführen kann, da die
im Kraftschlußraum 20 enthaltene Flüssigkeit wegen der Abschlußwirkung des Zuschaltventils
28 nicht entweichen kann. Erst nachdem die Zylinderhülse 13 eine geringfügige
Bewegung gemacht hat, wird bei 33 der Spalt freigegeben, während sich der
Spalt 19 schließt. Da aber der Bund 14 dem Spalt 19 zugelegene Ausnehmungen
34 aufweist, wie sie durch die gestrichelten Linien angedeutet sind, besteht auch
bei Verschwinden des Spaltes 19 noch eine praktisch ungehemmte Möglichkeit
des übertrittes der Druckflüssigkeit vom Kraftschlußraum 20 über die Spalte
17, 34, 33 in den Rückholraum 46, so daß diese Anordnung als Schleusventil
wirkt.
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Abb. 2 zeigt eine umgekehrte Anordnung, bei der also im Zylinder
5 der Schnellschlußraum 12 außen liegt und ringförmig ausgebildet ist, während
der Kraftschlußraum 20 in der Mitte angeordnet ist. Der Eilgangkolben
10 gemäß Abb. 1 kommt hier in Fortfall, und die Leitungen
29, 30 nehmen die umgekehrte Lage ein. Auch das erfindungsgemäße Zuschaltventil
28, 31 ist umgekehrt angeordnet. Der Kolben 35 ist bei dieser Ausführung
einstückig ausgebildet, mit Kolbenstangen 27 verbunden und weist ein entsprechendes
Schleusventil als Rückschlagventil 21 mit Schaft 22 auf, das in einer Bohrung
23 aufgenommen ist, bei 24 geführt wird und dessen Rückholfeder
26 durch die Mutter 25 einstellbar ist. Bei dieser Ausführung wird
indessen der Kraftschlußraum 20 begrenzt durch einen Zylinderansatz am Kolben
36 und zwei Teleskophülsen 37 und 38, von denen die letztere
mit dem linken Zylinderdeckel 8
fest verbunden ist. Die Anordnung weist ferner
einen Steuerkolben 39 auf, dessen linke Stirnfläche 40 zum Schnellschlußraum
gerichtet, während seine rechte Stimfläche 41 dem Rückholraum 46 zugekehrt ist.
Dieser Steuerkolben 39 ist auf der Rückholseite mit einem Mitnehmer 42 versehen,
der einerseits das Ventil 21-26 entgegen der Wirkung der Feder
26 zu öffnen in der Lage ist, während er anderseits zur Begrenzung der Bewegung
des Steuerkolbens 39 bei 43
zum Anschlag an den Kolben kommen
kann. In entgegengesetzter Richtung wird die Bewegung begrenzt durch einen Bund
44 am Steuerkörper.
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Die Wirkungsweise dieser Anordnung ist wie folgt: Zunächst tritt durch
die Leitung 7 das Druckmittel in den Schnellschlußraum 12 ein und drückt
den Kolben 35 von links nach rechts. Bei dieser Bewegung öffnet sich das
Schleusventil 21 entgegen dem Druck der Feder 26, und das Druckmittelgelangt
aus dem Rückholraum 46 in den Kraftschlußraum 20, der im übrigen von der Druckmittelleitung
7 durch das Zuschaltventil 28 abgesperrt ist. Sobald der Druck gegen
den Kolben 35 zu groß wird, öffnet sich das Zuschaltventil 28, so
daß auch der Kraftschlußraum 2P unter dc-rn Einfluß des Druckmittels steht.
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Beim Umschalten wird das Druckmittel bei 32 in den Rückholraum
46 zugegeben, indessen kann der Kolben 35 keine Rückbewegung vollführen,
da das in Kraftschlußraum 20 enthaltene Druckmittel über die Leitung 30 und
das Zuschaltventil 28 nicht entweichen kann. Infolgedessen geht lediglich
der Steuerkolben 39 nach links, da das im Schnellschlußraum 12 enthaltene
Druckmittel durch die Leitung 7 ohne weiteres abzufließen vermag, hierbei
öffnet der Mitnehmer 42 das Schleusventil 21, so daß nunmehr auch das eingeschlossene
Druckmittel aus dem Kraftschlußraum 20 in den Rückholraum 46 übertreten kann. Die
Rückholbewegung des Kolbens 35 kann nunmehr vor sich gehen.
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Die Erfindung kann verschiedenartige Abwandlungen in konstruktiver
Hinsicht erfahren. So sind z. B. bei der Ausführung gemäß Abb. 3, die eine
Abwandlung der Ausführungsforrn gemäß Abb. 1 ist, die Kolbenstanaen
27 a als Ventile ausgebildet, indem sie im Kolben 16a mit einem für den Durchtritt
des Druckmittels vorgesehenen Spiel verschiebbar angeordnet sind und ihr Bund
50 mit einer Dichtfläche 51
des Kolbens 16a zusammenwirkt. Dieser letztere
kann in diesem Fall, wie in Abb. 3 gezeigt -, aus einem Stück bestehen und
unter Fortfall des zylindertopfartigen Kolbens gemäß Abb. 1 unmittelbar auf
dem Zylinderansatz 10 gleiten.