DE1426548B2

DE1426548B2 - Überlastsicherung für in Reihe liegende hydraulische Antriebszylinder einer Presse

Info

Publication number: DE1426548B2
Application number: DE1426548A
Authority: DE
Inventors: Eugene Walford Orinda Pearson; Rolland Alfred Alameda Richardson
Original assignee: Pacific Press and Shear Corp
Current assignee: Pacific Press and Shear Corp
Priority date: 1962-07-17
Filing date: 1963-06-27
Publication date: 1974-09-19
Also published as: DE1426548C3; DE1426548A1; US3143924A; GB975550A

Description

Die Erfindung betrifft eine Überlastsicherung für zwecks Gleichlauf in Reihe liegende hydraulische Antriebszylinder für den Stempel einer Presse, mit einer Pumpendruckleitung zum oberen Raum des ersten Antriebszylinders, des Leitzylinders und einer Verbindungsleitung vom Raum unter dem Kolben des Leitzylinders zum oberen Zylinderraum des Folgezylinders, mit einem Druckbegrenzungsventil für den Pumpendruck.

In der US-PS 2 765 626 ist eine solche Steuereinrichtung gezeigt. Dort vorgesehene Druckschalter bewirken am Ende des Pressenhubes die Reversierung des Antriebes, und zwar auch dann, wenn das Werkstück einmal extrem außermittig unter dem Stempel angeordnet sein sollte, erst bei Erreichen des maximalen Preßdrucks in dem dann allein bzw. überwiegend belasteten Antriebszylinder. Deshalb muß die Presse erheblich stabiler gebaut werden als für den Normalfall etwa gleichmäßiger, d. h. gleichmittiger Belastung des Stempels.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht deshalb darin, eine Steuerung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß der maximale Preßdruck jedes Antriebszylinders auf einen Wert begrenzt wird, der unterhalb dem der maximal möglichen Stempelkraft liegt.

■ Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Druckbegrenzungsventil vom Druck im Raum über dem Kolben des Folgezylinders gesteuert wird und beim Überschreiten eines bestimmten Druckwertes über dem Kolben des Folgezylinders anspricht, wobei ein Entlastungsventil in einer Nebenleitung der Pumpendruckleitung vorgesehen ist, welches beim Unterschreiten des bestimmten Druckwertes, gemessen an derselben Stelle, von einem Vorsteuerventil gesteuert, öffnet.

Dadurch kann die Presse nun leichter gebaut werden und erbringt trotzdem im Normalfall mittiger Belastung des Preßstempels und in den angrenzenden Nachbarbereichen dieselbe Leistung wie die stabilere Presse.

Ein wesentlicher Vorteil dieser erfindungsgemäßen Ausbildung der Überlastsicherung besteht auch darin, daß mit der Anordnung des Druckbegrenzungsventils ein Nachfüllen des hydraulischen Gestänges sich durch die Entlastung der Pumpenhauptleitung erübrigt und durch Schließen des Druckbegrenzungsventils in der Leitung sofort der volle Druck zur Verfügung steht.

Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel an Hand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 schematisch eine Presse mit zugeordneter Überlastsicherung gemäß Erfindung,

F i g. 2 a, 2 b und 2 c schematisch verschiedene Belastungen bei der in F i g. 1 gezeigten Presse.

In F i g. 1 ist eine Presse mit zwei Seitenständern 1, 3 gezeigt. Diese Seitenständer sind miteinander durch ein Bett 5 verbunden.

Oberhalb des Bettes 5 befindet sich der Preßstempel 7, welcher gleitbar an den vorderen Kanten der Seitenständer gelagert ist, um eine auf- und abgehende Antriebsbewegung von zwei Zylindern 9, 11 zu erhalten. Jeder Zylinder wird von einem der Seitenständer an einer Stelle oberhalb des Preßstempels gehalten.

Der erste Antriebszylinder, der Leitzylinder 9, weist einen Raum 15 auf. In dem Zylinder befindet sich ein Kolben 17 mit einer Kolbenstange 19. Die Kolbenstange 19 erstreckt sich aus dem Zylinder und ist gelenkig an der nächstliegenden, oberen Ecke des Preßstempels 7 befestigt.

In gleicher Weise weist der Folgezylinder 11 einen geschlossenen Raum 23 auf. In ihm befindet sich ein hin- und hergehender Kolben 25 mit einer Kolbenstange 27. Sie erstreckt sich aus dem Zylinder und ist gelenkig mit der nächstliegenden oberen Kante des Preßstempels 7 verbunden.

Diese hydraulischen Antriebszylinder sind in Reihe miteinander verbunden. Eine Hauptpumpe 31 weist eine Saugleitung 33 auf, welche in einem Speisetank 35 beginnt. Die Druckleitung 37 der Pumpe steht mit einer öffnung eines Elektromagnetventils 41 in Verbindung. Die Pumpendruckleitung 47 führt zum oberen Ende des Raumes 15 des Leitzylinders 9 oberhalb des Kolbens 17. Eine Verbindungsleitung 49 verbindet diesen Zylinder an einer Stelle unterhalb des Kolbens mit dem oberen Zylinderraum 23 des Folgezylinders 11, während eine Rückströmleitung 53 von einer Stelle unterhalb des zweiten Kolbens 25 in Verbindung mit dem Ventil 41 steht.

Der Leitzylinder 9 ist größer als der Folgezylinder. Die Oberfläche der unteren Seite des Kolbens 17 gleicht jedoch aus bekanntem Grunde der Oberfläche der oberen Seite des Kolbens 25 in dem Folgezylinder 11.

Das Ventil 41 dient zum Schalten auf Arbeits- oder Aufwärtshub.

Abweichend von einem herkömmlichen hydraulischen System weist das beschriebene hydraulische System kein Überbelastungs-Rückflußventil auf, welches auf die ganze Belastung der Maschine eingestellt und in der Druckleitung angeordnet ist.

Mit einem solchen Rückfluß-Ventil kann gezeigt werden, daß die Kraft auf der oberen Seite des Folgekolbens gleich — P₁ ist. Hierbei ist P₁ die Kraft auf

der oberen Seite des Hauptkolbens. Der Buchstabe b bedeutet den linearen Abstand vom Mittelpunkt des

Werkstücks zum Hauptkolben 17. Der Buchstabe / bedeutet den linearen Abstand zwischen den Kolben 17 und 25.

Wird das Werkstück von der Lage unterhalb des Kolbens 25 des Folgezylinders verschoben, vermindert sich die Belastung, welche von diesem Kolben aufgenommen wird, wobei dies durch die gestrichelte Linie 67 in F i g. 2 a dargestellt ist, allmählich von dem gesamten Belastungswert und fällt auf den Basisdruck, wenn das Werkstück eine Lage unterhalb des »° Kolbens des Leitzylinders erreicht. In umgekehrter Weise beginnt die Belastung, die von dem Kolben 17 aufgenommen wird, wie dies durch die gestrichelte Linie 69 angegeben ist, mit dem Basisdruck, wenn sich die Last unterhalb des Kolbens 25 befindet, und endet bei der maximalen Belastung, wenn das Werkstück eine Lage unterhalb des Hauptkolbens erreicht.

Zusammengefaßt zeigt die von den beiden Kolben an einer Stelle des Werkstücks aufgenommene Belastung, daß die Gesamtbelastung im wesentlichen konstant bleibt, wie dies in der Fig. 2a durch die horizontale gestrichelte Linie 71 dargestellt ist. Dies ist nicht das, was man sich in einer Blechbiegemaschine od. dgl. wünscht.

Erfindungsgemäß wird das wie folgt verwirklicht: Eine Leitung 73 ist von der Pumpendruckleitung 47 zum Speisetank 35 vorgesehen. Dort befindet sich ein Druckbegrenzungsventil 74, siehe F i g. 26 und Fig. 1, welches so eingestellt ist, daß es sich bei der maximalen Kraft, die am Kolben 25 des Folgezylinders zulässig ist, öffnet. Seine Tätigkeit wird von der Verbindungsleitung 49 aus gesteuert.

Befindet sich ein solches Druckbegrenzungsventil in dem System, ändert sich die Belastungs-Gfrarakteristik für den Kolben 25 von der Charakteristik der Kurve 67 der F i g. 2 a in die der gestrichelten Linie 77 in Fig. 2b. Dabei fällt die maximale zulässige Kraft, die an dem Kolben entsteht, je nach Einstellung des Ventils 74, d. h. im Beispiel von der Gesamtbelastung auf ungefähr die Hälfte des Belastungswerts.

Wenn das Werkstück in eine Lage zentral zum Preßstempel bewegt wird, nimmt die Kurve die normale Charakteristik der Kurve 67 in F i g. 2 a an und bleibt dabei, wenn das Werkstück weiter in eine Lage unterhalb des Hauptkolbens 17 verschoben wird.

Die Gesamtbelastungskurve verläuft somit gemäß der zusammengesetzten Linie 81.

Gemäß Fig. 2c, vgl. auch Fig. 1, ist nun eine Nebenleitung 85 von der Druckleitung 37 bzw. 47 zum Speisetank 35 vorgesehen. In dieser Nebenleitung ist ein Entlastungsventil 87 angeordnet.

Dieses Entlastungsventil weist ein Gehäuse 91 mit einer länglichen Ventilkammer 93 auf. In dieser Ventilkammer ist ein Ventil 95 gleitbar angeordnet. Das Ventil 95 hat einen Ventilschaft 97, der in einem Kolben 99 endet. Das Ventil hat an seinem freien Ende eine Ausnehmung, welche eine zylindrische Wand bildet, die mit einer Öffnung 101 versehen ist.

Das Ventilgehäuse hat zwei Hauptöffnungen. Die eine HauptöfFnung 103 ist normalerweise durch das Ventil gesperrt, wenn letzteres geschlossen ist, während die Öffnung 101 in dieser Ventilstellung frei liegt. Die andere Öffnung 105 gibt die Ventilkammer ₆_ am Ventilschaft 97 zwischen dem Ventil 95 und dem Kolben 99 frei.

Eine Druckfeder 107, deren eines Ende sich in der Ventilausdehnung befindet und deren anderes Ende am nächstliegenden Ende des Gehäuses anliegt, dient dazu, das Ventil 95 in seine gezeigte Schließlage zu drücken.

Das Ende der Pumpennebenleitung 85 steht mit dem Ventilgehäuse an der Öffnung 103 in Verbindung, während das Ende des Speisetanks mit der Öffnung 105 verbunden ist.

Zur Öffnung des Entlastungsventils muß das Ventil 95 in seiner Richtung entgegen dem Druck der Feder 107 gedrückt werden. Der Druck in dieser Richtung wird am Kolben 99 über eine Bohrung 109 in der Gehäusewand von der Öffnung 103 aus ausgeübt.

Zum Schließen des Ventilgehäuses 91 am Federende und zur Bildung der Widerlagerwand für die Feder 107 dient ein Vorsteuerventil 115 mit einem Nebengehäuse 117, welches eine längliche Kammer 119 enthält. Dabei ist eine Strömungsmittelverbindung zum Pumpenende der Nebenleitung 85 mit Hilfe eines Loches 120 in dem Gehäuse 91 vorgesehen und führt zu der öffnung 103.

Der Pumpendruck wird immer zu der Hauptventilkammer 93 für den Kolben 99 als auch zu dem einen Ende der Kammer 119 geliefert. Hier wird der Pumpendruck für das eine Ende eines Steuerventils 121 verwendet, während am anderen Ende dieses Ventils eine Druckfeder 123 vorgesehen ist, die einstellbar durch einen Stöpsel 127 zusammengedrückt wird.

Ebenso entsteht ein vorherrschender Druck mit Hilfe der Bohrung 101 an dem Ende des Ventils, das im Eingriff mit der Feder steht. Auf diese Weise kann der Druck ausgeglichen werden, der am Ventilkolben 99 wirkt, und die Feder kann das Ventil in seiner Schließlage halten.

Eine Leitung 135 von der Steuerventilkammer zu der Auslaßöffnung 105 in der Wand des Hauptventil-Gehäuses wird durch das Steuerventil gesperrt, wenn es sich in der Lage nach F i g. 1 befindet. Wird aber dieses Ventil nach rechts verschoben, gibt es diese Leitung für die Bohrung 131 frei und sorgt somit dafür, daß der Pumpendruck ausgelöst wird, der am Hauptventil entgegen dem Druck am Kolben 99 herrscht. Bei Auslösung dieses Drucks kann sich das Hauptventil in seine Offenlage bewegen, um die Auslaßöffnung 105 mit der Einlaßöffnung 103 zu verbinden und zu ermöglichen, daß die von der Pumpe geförderte Menge unmittelbar zum Speisetank zurückgeht und die Antriebszylinder umgangen werden.

Die Gesamtbelastungskurve für die Maschine ist damit durch die strichpunktierte Kurve 141 in F i g. 2 c dargestellt. Die Spitze der Kurve, die entsteht, wenn das Werkstück in der Mitte der Antriebszylinder liegt, stellt die maximale Gesamtbelastung der Maschine dar. Ist die Maschine so eingestellt, daß die Belastungskurve gemäß F i g. 2 c begrenzt ist, brauchen die Seitenständer nicht mehr so konstruiert zu sein, daß sie der ganzen Belastung und den entsprechenden Drücken Widerstand leisten. Es können also die Seitenständer leichter konstruiert werden.

Es ergibt sich dadurch eine beträchtliche Kosteneinsparung bei der Herstellung der Maschine.

Die in Fig. 1 noch gezeigte zusätzliche Parallelsteuerung bzw. Entlastung bei Unparallelität durch die Teile 151, 153, 155, 157, 159, 161, 167, 169, 171, 177, 179, 185, 187, 189, 191, 195, 199 entspricht der fachüblichen Ausführung, das gilt auch für das Ventil 215 für die Endlagensteuerung des Preßstempels, wozu die Teile über 215 dienen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Überlastsicherung für zwecks Gleichlauf in Reihe liegende hydraulische Antriebszylinder für den Stempel einer Presse mit einer Pumpendruckleitung zum oberen Raum des ersten Antriebszylinders, des Leitzylinders und einer Verbindungsleitung vom Raum unter dem Kolben des Leitzylinders zum oberen Zylinderraum des Folgezylinders, mit einem Druckbegrenzungsventil für den Pumpendruck, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckbegrenzungsventil (74) vom Druck im Raum über dem Kolben (25) des Folgezylinders gesteuert wird und beim Überschreiten eines bestimmten Druckwertes über dem Kolben (25) des Folgezylinders anspricht, und gekennzeichnet durch ein Entlastungsventil (87) in einer Nebenleitung der Pumpendruckleitung, welches beim Unterschreiten des bestimmten Druckwertes, gemessen an derselben Stelle, von einem Vorsteuerventil (115) gesteuert, öffnet.