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Steuerung einer hydraulischen Presse. B e s c h r e i b u n g
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Üblicherweise werden die Ventile von hydraulisch
oder ölhydraulisch betriebenen Pressen von einer Steuerwelle aus gesteuert, die
mehrere Nocken hat, wobei jeder Nocken dazu dient, ein Ventil während bestimmter
Winkelstellungen der Steuerwelle offen zu halten. Diese Anordnung hat zwar den Vorteil,
dass ein Ventil nur geöffnet wird, wenn ein anderes mit ihm irgendwie in Verbindung
stehendes geschlossen ist. Nachteilig ist jedoch, dass diese Steuerung nicht schnell
genug auf Steuerimpulse reagiert und daher für schnell arbeitende automatische Steuerungen
ungeeignet ist. Insbesondere lassen sich solche Pressen nicht auf eine vorher bestimmte
Stellung mit Sicherheit zum Halten bringen. Eine motorische Betätigung der Nockensteuerwelle
hat ausserdem den Nachteil, dass die Steuerung bei Stromausfall in der jeweiligen.
Stellung stehen bleibt, sodass bereits eingeleitete Bewegungen unbegrenzt fortgesetzt
werden bis irgendwelche Teile der Presse, wie Hilfsvorrichtungen, Blockladevorrichtungen
bei Strangpressen und dergleichen beschädigt oder zerstört sind. Es ist bereits
vorgeschlagen, jedem Ventil einen hydraulischen Servo-Motor zuzuordnen und in die
Öffnungssteuerung eines Servo-Motors eine bei unzulänglichem Schluss eines anderen
Ventiles wirksame Sperre gegen die Öffnungsbewegung zuzuschalten (S 921). Die
Sperre
steht hierbei in Abhängigkeit von der Stellung des die Schliessbewegung ausführenden
Gliedes des anderen Servomotors. Dabei wird der Steuerschieber des Servomotors durch
eine Feder in diejenige Stellung gedrängt, in welcher der Servomotor zwecks Schliessens
des Ventiles beaufschlagt wird. Der Steuerschieber kann durch einen Elektromagneten
entgegen der Federkraft in diejenige Stellung aerschoben werden, in welcher er die
Steuerflüssigkeit zum Öffnen des Ventiles in den Servomotor leitet. Damit der Magnet
nicht arbeiten kann, wenn das andere Ventil noch nicht geschlossen ist, ist in seine
Stromleitung ein elektrischer Schalter eingefügt, der nur in der Schließstellung
des anderen Ventiles geschlossen ist. Da elektrische Kontakte im Bereich des rauhen
Pressenbetriebes unzuverlässig sind, bezweckt die Erfindung, die Sperre rein hydraulisch
auszubilden, und zwar in einer möglichst einfachen Weise. Die Erfindung geht aus
von einer Steuerung einer hydraulischen Presse, deren Ventile durch je einen Servomotor
öffenbar sind, welcher durch einen Steuerschieber gesteuert wird, der durch Federkraft
in diejenige Stellung gedrängt wird, in der die Steuerflüssigkeit im Schließsinne
auf den Steuermotor gelangt, und der durch einen Elektromagneten in diejenige Stellung
verschiebbar ist, in der er Steuerflüssigkeit im Öffnungssinne auf den Servomotor
leitet, wobei die Ventile mit einer ihre Öffnung hindernden Sperre versehen
sind, die Wirkt, sobald und solange ein anderes Ventil nicht vollständig geschlossen
ist. Erfindungsgemäss sperrt nun ein Servomotor unmittelbar auf hydraulischem Wege
unter Ausschaltung elektrischer Mittel den gqderen Servomotor, d.h. die Erfindung
besteht darin, dass jeweils ein
Servomotor in allen Stellungen,
die dem vollen Abschluss des ihm zugeordneten Ventiles nicht entsprechen, die zu
dem Servomotor ' des anderen Ventiles führende Druckflüssigkeitsleitung absperrt.
Dies wird kinstruktiv am vorteilhaftesten in der Weise bewirkt, dass der Steuerschieber
des Servomotors den Druckraum unter dem Kolben des Servomotors wahlweise mit der
Druckleitung oder der Flüssigkeitsableitung verbindet und dass die Druckleitung
durch den Zylinder des anderen Servomotors so geführt ist, dass sie offen
ist, wenn der Servomotorkolben sich in der der Schliessstellung seines Ventiles
entsprechenden Stellung befindet, jedoch geschlossen ist, wenn der Servomotorkolben
aus der genannten Stellung verschoben ist.
Um auch bei solcher Ausbildung
sicherzustellen, dass bei Stromausfall alle Ventile sofort geschlossen werden,
wird die Ausführung so getroffen, dass jeder Steuerschieber durch Federkraft in
diejenige Stellung gedrängt wird, in der er den Raum unter dem zugeordneten Servomotorkolben
mit der Flüssigkeitsableitung verbindet und durch einen Elektromagneten aus dieser
Stellung entgegen der Federkraft in diejenige Stellung verschiebbar ist, in der
er den Raum unter dem Servomotorkolben mit der Flüssigkeitsdruckleitung verbindet.
Die Erfindung wird im Ausführungsbeispiel erläutert, und zwar zeigt Figur 1 schematisch
eine Pressensteuerung, auf welche sich die Erfindung bezieht, Figur 2 das rresseneinlassventil
mit einem ihm zugeordneten Servomotor nebst dem den Servomotor steuernden Steuerschieber,
Figuren 3 und 4 die Servomotoren zweier zur Pressß=-gehörenden Ventile (P;esseneinlass
und Pressenausläss) nebst den zu den
Servomotoren gehörenden Steuerschiebern
in verschiedenen Betriebsstellungen, wobei das Ventil selbst der Einfachheit halber
fort" gelassen ist. .
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In Figur 1 ist das Pressenunterteil 1, das ein Amboss 2 trägt, über
Zugstangen 3 mit dem 2ressenquerhaupt 4 verbunden, das den Arbeitszylinder 5 mit
dem Pressenkolben 6 trägt. Der Pres:enkolben 6 ist mit dem Pressenlaufholm 7 verbunden,
der an den Zugstangen 3 gleitet. Der Laufholm 7 trägt ferner Rückzugsplunger 8,
welche in Rückzugszylinder 9 eintauchen. Die Druckflüssigkeit
| zu- |
| zum Arbeitszylinder 5 wird von einer Zeitung 10 geführt, in
die |
ein von Hand einstellbares Drosselventil 11 eingeschaltet ist, durch dessen Verstellung
die Schnelligkeit der Bewegung des Pressenlaufholmes 7 gesteuert werden kann. Weiterhin
ist ein Presseneinlassventil 12 vorgesehen, das den Zutritt der Druckflüssigkelt
durch die Leitung 13 in den Arbeitszylinder 5 absperren kann.
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An die Leitung 13 schliesst sidh ferner eine Flüssigkeitsableitung
14 an, in die das Pressenauslassventil 15 eingeschaltet Ist.
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Durch eine Zeitung 16, die an die Druckflüssigkeiteleitung
10
anschliesst, ist eine Verbindung zu den Rückzugszylindern 9 bergestellt.
Diese Zeitung ist ständig offen, sodass dis Rüokzugepbnger 8 stets unter
hydraulischem Druck stehen. Der freseenlgufholm 7 wird also hochgefahren, sobald
der Raum über dem Kolben 6 durch Öffnen des Pressenauslaufventiles 15 mit des Abwesaerleitung
ver.. banden wird. Wird der Pressenlaufholm 7 bei, geschlossenem Aus-. lassventil
15 durch Öffnen des Einlassventile 12 nach unten gefahren, so überwindet der Kolben
6, da er auf einer viel grösseren. . lläohe mit Druckflüssigkeit beaufschlagt wird,
den Widerstand, den die Rüekzugsplunger 8 in der Druckflüssigkeit der Rückzuge$ylinder
9 finden,
Figur 2 zeigt das Presseneinlassventil 12 mit dem ihm
zugeordneten hydraulischen Servomotor 17 und dem zu letzterem gehörenden Steuerschieber
18. Die Druckwasserleitung ist auch in diesem Fall mit 10 und die zum Arbeitszylinder
5 führende Zeitung mit 13 bezeichnet. Aus der Zeitung 10 gelangt das Druckwasser
in einen Ringkanal 20, der durch Bohrungen 21 mit dem Ventilraum 22 verbunden ist.
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Der Ventilsitz 23 ist durch einen Ventilkörper 24 abgeschlossen, der
durch einen Ventilstössel 25 angehoben werden kann. Durch die Öffnung des Ventilsitzes
23 ist eine Verbindung mit dem Ventilraum 26 hergestellt, der durch Bohrungen 27
mit einem Ringraum 28 verbunden ist, an den die Zeitung 13 anschliesst. Der Ventilstössel
25, der mittels einer Dichtung 29 abgedichtet ist, ragt nach ;intt aus dem Ventilgehäuse
heraus und kann durch einen Servomotorkolben 30 angehoben werden, der in einem Servomotorzylinder
31 verschiebbar ist. Durch Arme 32 ist der Zylinder 31 mit dem Ventilgehäuse verbunden.
Der Servomotorkolben 30 ist als Stufenkolben ausgebildet und bei 33 gegenüber dem
Zylinder 31 abgedichtet. Die Ringfläche 34 kann durch Druckflüssigkeit beaufaehlagt
werden, um den Stufenkolben nach unten zu drängen, während die Aufwärtsbewegung
des Stufenkolbens, die dem Anheben des Ventilkörpers 24 dient, durch Einlassen von
Druckflüssigkeit in den unteren Zylinderraum 35 erfolgt. Der Kolbenteil 30a, der
am Zylinder 31 anliegt, besitzt einen Ansatz 30d, der eine Öffnung 50a im Zylinderboden
abschliesst, wenn sich der Servomotorkolben 30 in seiner untersten Stellung befindet.
In dieser Stellung gibt der Kolbenteil 30a eine Einlassöffnung 50a frei, an die
eine Flüssigkeitsleitung 37 ansohliesst, Eine Druckflüssigkeitsleitung 38 hat Zutritt
zu einer-Öffnung 39 im oberen Teil des Zylinders 31. Die Öffnung 36.in der Wand
des
Zylinders 31 ist so angeordnet, dass sie offen ist, wenn sich
der Kolben 30 in seiner untersten Stellung befindet. Die anschliessende Zeitung
37 führt zu dem Steuerschieber 18x). des Servomotors 17h des Pressenauslassventiles
15. Dieses Pressenauslassventil entspricht in seiner Konstruktion dem Presseneinlassventil
gemäss Figur 2, doch schliesst an diejenige Zeitung, die in Figur 2 mit 10 bezeichnet
ist, die zum Arbeitszylinder führende Zeitung 13a (Figur 1) an, während an die in
Figur 2 mit 13 bezeichnete Zeitung die Ableitung 14 anschliesst. Auf den Ventilkörper
24 wirkt über eine Ventilstange 40 und einen Federteller 41 eine Druckfeder 42,
welche bestrebt ist, den Ventilkörper in die gezeichnete Schließstellung zu drängen.
Die Feder stützt sich gegen ein Federgehäuse 43 ab, das starr mit dem Gehäuse des
Ventils 12 verbunden ist. Auf diesem Gehäuse (oder an irgend einer anderen Stelle)
ist die Schiebersteuerung 18 für den Servomotor 17 angeordnet. Sie besitzt einen
Steuerschieberzylinder 44, in dem ein Steuerschieber 45 bewegbar ist, der durch
eine Feder 46 in die gezeichnete unterste Stellung gedrängt wird, bei w elcher der
Kolbenteil 45a des Schiebers 45 auf einem Anschlag 44a des Schieberzylinders 44
aufsitzt. Die Feder 46 stützt sich gegen irgendeinen Teil, beispielsweise einen
Elektromagneten 47 ab, der durch Träger 48 mit dem Steuerschieberzylinder 44 verbunden
ist.
Erhält der Magnet 47 durch einen elektrischen Stromkreis 49 Strom, so
zieht er den Schieberkolben 45 nach oben. Wird der Strom ausgeschaltet, so drängt
die Feder 46 den Schieberkolben 45 wieder in die untere gezeichnete Zage. In dieser
Zage ist eine Zeitung 50, die zu der unteren Öffnung 50a des Servomotorenzylinders
31 führte mit der Ableitung 52 verbunden. Ist der Schieberkolben 45 jedodh
von
Magneten 47 nach oben geschoben, so ist die Zeitung 50 mit der Zeitung 51 verbunden,
die zu der Öffnung 36b des Servomotoreazylind ers 31b führt, welcher dem Pressenauslassventil
15 (Figur 1 und 3) zugeordnet ist. Wie Figuren 3 und 4 zeigen, sind die Steuerleitungen
zwischen den Schieberateuerungen 18 und 18b sowie den Servomotoren 17 und 17b im
wesentlichen spiegelbildlich ausgeführt. Von der Druckzuführungsleitung 38 führt
eine Verbindung zur Öffnung 39b des Servomotors 17b. Die Leitung 51, die vom Steuerschieber
18 kommt, mündet bei 36b in den Servomotorenzylinder 31b. Die Öffnung 50c des Servomotorenzylinders
31b ist durch die Leitung 50b mit dem Steuerschieberzylinder 44b verbunden. Die
Zeitung 37 verbindet die Öffnung 36 des Servomotorenzylinders 31 mit der Öffnung
51b des Steuerschieberzylinders 40 und entspricht der Leitung 51, die von
den Sehieberateuerzylinder 44 zum Servomotorenzylinder 17b führt. Der Ableitung
52 entspricht die Ableitung 52b. In der Stellung gemäss Figur 3 befinden
sich die Servomotorenkolben 30, 30b in derjenigen Stellung, die es der Feder 0 42
er-laubt, das Ventil 23, 24 zu schliessen. Da die Magneten 47 und 47b stromlos
sind, drängen die Federn 46 und 46b die Steuerschieber 45 und 45b nach unten. Soll
das Presseneinlassventil 12 (PE) geöffnet werden, so erhält der Magnet 47
Strom und zieht den Steuersehieberkölben 45 nach oben. Dadurch verbindet er die
Leitungen 50 und'51. Wenn und solange der Kolben 30b sich in seiner untersten Stellung
befindet, kann jetzt Drucköl auf dem Wege 38, 39b, 36b, 51, 50, 50a unter den Servomotorenkalben
30a gelangen, vergleiche Figur 4. -Fenn aber der Servonotorenkolben 30b nicht seine
unterste
Stellung einnimmt, die dem vollständigen Abschluss des Pressenauslassventiles 15
(PA)entspricht, kann aus der Zeitung 38 keine Druckflüssigkeit unter den Servomotorenkolben
30 gelangen. Das Gleiche gilt umgekehrt, wenn das Fressenauslassventil 15 (PA) durch
Erregen des Magneten 47b geöffnet werden soll. Der Servomitoren kolben 30b erhält
nämlich nur dann Druckflüssigkeit von unten, wenn der Weg von der Druckleitung 38
über die Öffnungen 39 und 36 des Servomotorenzylinders 31 frei ist. Solange das
Presseneinlassventil 12 (PE) also nicht vollständig geschlossen ist, kann das Pressenauslassventil
15 nicht angehoben werden. Die Federn 46 und 46b suchen stets die Steuerschieberkolben
45 und 45b nach unten zu drängen, d.h. in diejenige Stellung, bei welcher die Räume
35 und 35b unter den Servomotorenkolben 30 und 30 b mit den Ableitungen 52 und 52b
verbunden sind. Da unter den. Kolben 30 und 30b dann kein Druck herrscht, vermag
der durch die Öffnungen 39 bezw. 39b eintretende Flüssigkeitsdruck infolge Einwirkung
auf die
Ringflächen 34 bezw. 34r der Kolben 30 und 30b diese Kolben nach unten
zu schieben, sodass dann beide Ventile 12 (PE) und 15 (PA) sofort schliessen. Bei
Ausfall des Stromes für die Magneten 47 und 47b werden also beide Fressenventile
12 und 15 sofort geschlossen, sodass die Presse keine weiteren Bewegungen mehr ausführt.
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Um ein sicheres Schliessen des Ventils 12 unabhängig von der Kraft
der Feder 42 sicher zu stellen, kann der Kolben 30 des Servomotors 17 mit dem Ventilkörper
verbunden werden; beispielsweise erhält der Echaft 25 einen Teller 25a, auf den
eine Druckfeder 25b einwirkt! die sich gegen einen nit dem Kolben 30 fest verbundenen
Ringflansch 25c abstützt.