DE1427403A1

DE1427403A1 - Presse,insbesondere hydraulische Presse

Info

Publication number: DE1427403A1
Application number: DE19621427403
Authority: DE
Inventors: Horst Schenk
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1962-02-01
Filing date: 1962-02-01
Publication date: 1968-11-07
Also published as: DE1427403B2; DE1427403C3

Description

Presse, insbesondere hydraulische Presse . Die Erfindung bezieht sich auf Pressen, insbesondere hydraulische Pressen, die beispielsweise mit besonderem Vorteil für Schneidaxbeiten eingesetzt werden können.
Beschneidearbeiten an zuvor verformten metallischen V"lerkstücken werden überwiegend mit Pressen durchgeführt. Kennzeichnend für das Schneiden mit bekannten Pres-en ist, dass der i'lerkstoff schlagartig erbgeschert wird und hierbei mit explosionsartigem Knall vom Werkstück abreisst, insbesondere, wenn ein spröder metallischer Werkstoff von geringer Dicke aber grossem Umfang gleichzeitig auf seinem ganzen Umfang erbgeschert wird. Infolge des plötzlichen abreissens des 'Werkstoffes wird die während der vorhergehenden Belastungsperiode in der Presse gespeicherte Energie frei und führt zu einem harten Entspannungsschlag, der die gesamte Presse erschüttert. Die Grösse der Energiespeicherung und damit die Härte des Entspannungsschlages steigt mit der Elastizität des Pressenaufbaues.
Man versucht, die unerwünschte Energiespeicherung möglichst klein zu halten. Bei mechanischeh Pressen kann dies durch starre Baugreise des Pressengestelles und des Antriebes erreicht werden.
Bei hydraulischen Fressen hingegen kann nur das Pressengestell starr aufgebaut werden, während der Antrieb aufgrund der Zusammendrückbarkeit der kraftübertragenden Hydraulikflüssigkeit ausgesprochen elastisch ist. Die Elastizität des Antriebes und das hierdurch bedingte Energiespeicherungsvermögen nehmen mit der Grösse des eingeschlossenen Hydraulikvolumens lind der Grösse des auf dieses ausgeübten spezifischen Druckes zu. Hydraulikvolumen und spezifischer Druck sind aber durch die Baugrösse der Presse Jegeben.
Bei vergleichsweiser Betrachtung ein@--r hydraulischen gegenüber einer mechanischen Fresse zeigt es sich, dass infolge der Elastizität des Antriebes'das Energiespeicherungsvermögen der hydraulischen Presse ein Vielfaches des Energiespeicherungsvermögens einer mechanischen Fresse beträgt. -Dies hat in der Praxis dazu geführt, dass für Schneidarbeiten bislang vorwiegend mechanische Pressen eingesetzt wurden. Zn vielen Fällen ist es -jedoch erwünscht, Schneidvorgänge auch mit Hilfe von hydraulisehen Fressen auszuführen, insbesondere dann, wenn-die vorhergehende Verformung der Werkstücke den Einsatz einer hydraulischen Presse erfordert und die Schneidarbeiten sodann auf der gleichen Presse vorgenommen werden sollen.

Es ist bekannt, die Gefährdung einer hydraulischen Fresse bei schlagartiger Entlastung des Antriebes dadurch zu vermindern, dass die unm Lttelbar nach vollendetem Schneidvorgang freiwerdende Energie durch

Auffahren des beweglichen Pressenstössels auf starre oder federnde Ge-

genlager aufgefangen wird.

Des weiteren ist es bekannt, die Härte des Entspannungsschl.-jes durch

Verwendung von ;Merkzeugen mit schrägliegenden Messern zu mildern. In-

folge des längeren Schneidwet;es und der der Neigung der :Jesserkanten

entsprechenden linearen Abnahme der erford.:rlichen Schneidkraft ge,;en

Ende des Schervorganges vermaj sich hierbei die im Antrieb gespeicherte

Energie weniger rasch zu entsannen als bei ,Terkzeu,;en mit ebenliegenden

Messern.

Schliesslich ist es auch bekannt, die völlige Entlastung der Presse nach

dem Schneidvorgang dadurch zu verhindern, dass man das Ziehkissen einer

hydraulischen Presse als GeUendruckzylinder arbeiten läi>st. Dieses übt

eine während des ganzen Schneidvorganges wirksame Ge.'enkraft aus, zu deren

Überwindung eine ents_;rechend höhere Pressenkraft erforderlich ist.

Insbesondere hydraulische Pressen weisen "edoch den Mangel auf, dass die

bei Entlastung nach vollendetem Arbeitsvorgang auftretenden Entspannungsschlä-

ge in ihrer Härte allenfalls gemildert, nicht aber verhindert werden kön-

nen. Derarti.;e Pressen und die mit i-:nen verwendeten Werkzeuge snd da-

her einem starken Verschleiss unterworfen. Auch der Antrieb ist in allen

seinen `Peilen erhöht reparaturanfällig, ,

Mit der Erfindung werden diese Nachteile bei Pressen, insbesondere hy-

draulischen Pressen, in einfacher ,'leise dadurch beseitiz;t, dass dem

Schneidwiderstand eine der Stösselantriebskra;t entgegenwir'ZI-.ende Brems-

kraft parallel geschaltet ist, die mit nachlassendem Schneidwider-

stand anwächst.

Vorzugsweise ist die Gegenkraft so bemessen, dass während des eiüent-

liehen Schneidvorganges die Sumne aus Scaneidwiderstand und Bremskraft

im wesentlichen gleich der Stösselantriebskraft ist. Das heisst, man

lässt die Bremskraft mit einsetzendem, werkstoffabhängigem Fliessvor-

gang von einem Minimalwert aus in dem Masse zunehmen, wie die zum Ab-

scheren benötigte Kraft während des Fliessvorganges abnimmt. Im Augen-

blick der Abtrennung wird daher weder der hydraulische Antrieb noch das

Pressengestell entlastet. Vielmehr kann die Entlastung zu einem späteren

Zeitpunkt allmählich, schlagfrei erfolgen.

Die Anwendung einer in Abhängigkeit vom Schneidvorgang geregelten Brems-

kraft gestattet ferner, die Fliessgeschwindigkeit während des Schervor-

ganges derart zu beeinflussen, dass der explosionsartige Knall bei der

Abtrennung vermieden v:ird.

Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung er-

geben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausfüh+ungsbeis@:ieles

im Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen.

Es zeigen:

Fig. 1 s - schematisch eine Erfindungsgemäss ausgestaltete

_ - Presse mit zugehörigem Iiydraulikkreislauf,

Fig. 2 a) - c,) :die Federdiagramme des Antriebzylinders und der.

--G.egeridruckzylinder sovrie die Fliesskurve des bearbeiteten

Werkstückes.

Die Presse weist im wesentlichen ein Pressengestell 1, einen Antriebszylinder 2 mit Kolben 3 und einen beweglichen Pressenstössel 4 auf. An dem Pressengestell 1 ist ein Schneidwerkzeug-Unterteil 28, bestehend aus einem Stempel und einem federbetätigten Auswerfer, befestigt, während am Pressenstössel 4 ein Schneidwerk zeug-Oberteil 31 angebracht ist. In den Yressenstö::sel 4 eingeschraubte und in Richtung der Stösselbewegung einstellbare Spindeln 32 wirken mit Gegendruckzylindern.24 zusammen, die sich gegen Kolben 23 abstützen, die ihrerseits am Pressengestell 1 fest angebracht sind. Mit einem der Gegendruckzylinder ist ein Kurvenstück 26 verbunden, das bei seiner Bewegung einen Begrenzungsschalter 25 betätigt. -Ein Kurvenstück 22 des Prressenstössels 4 arbeitet auf Begrenzungsschalter 21 und 38. Zur Speisung des Hydraulikkreises dient eine Antriebspumpe 5, deren Saugseite über eine Leitung 7 mit einem Sammelbehälter 8 für Hydraulikflüssigkeit 6 in Verbindung steht. Von der Druckseite der Antriebspumpe 5 führt eine Leitung 9 zu einem 4-Wege-Steuerelement 10, das Über eine Leitung 14 mit dem Zylinderraum 29 oberhalb des Kolbens 3, über eine Rückzugsleitung 15 mitdem Zylinderraum 30 unterhalb des Kolbens 3 und über eine Leitung 11 mit einem 3-Wege-Steuerelement 12 verbunden ist. Von dem 3-Wege-Steuerelement 12 geht eine Leitung 13 zum Behälter 8, während eine Leitung 16 mit Rückschlagventil 19 an eine zu dem Zylinderraum 35 der Gegendruckzylinder 24 führende Leitung 36 angeschlossen ist. Die Leitung 36 steht ausserdem über eine einstellbare Drosselstelle 37 und ein Vorapannventil 18 mit der Leitung 13 in Verbindung. Über ein ein-' atellbares Entlastungsventil 17.ist die Fressdruckleitung 14 an die Leitung 9 angeschlossen. Parallel zur Pumpe 5 liegt eig Überdruckventil 20. Zu Beginn eines Arbeitsspieles befindet sich die Presse im Stillstand.

Der 1'ressenstössel ¢ nimmt seine obere Endstellung ein und der Begrenzungsschalter 21 ist durch das Kurvenstück 22 betätigt. Hierbei gelangt die von der Pumpe geförderte Hydraulikflüssigkeit über das 4-Wege-Steuerelement 10 in die Leitung 11 und von dort über das 3-Wege-Steuerelement 12 und die Leitung 13 in den Behälter 8 zurück. Das 4-Wege-Steuerelement 10 sperrt die zum Zylinder 2 führende Pressdruckleitung 14 und die Rückzugsleitung 15, das 3-Wege-Steuerelement 12 die abgehende Leitung 16. Das Entlastungsventil 1°j, das.Vorspannventil 18 und das Rückschlagventil 19 lassen die Hydraulikflüssigkeit 6 nur in der angegebenen Pfeilrichtung passieren. Das Überdruckventil 20 sichert die Pumpe 5 gegen Überlastung ab. Die sich gegen die Kolben 23 abstützenden Gegendruckzylinder 24 sind hochgefahren. Der Begrenzungsschalter 25 ist durch das Kurvenstück 26 betätigt. Das Vorspännventil 18 ist so eingestellty dass es gegen den durch das Eigengewicht der Gegendruckzylinder verursachten hydraulischen Druck gerade dicht hält. -Der Beschneidevorgang wird eingeleitet, nachdem das ;xierkstück_27.auf das-. Schneidwerkzeug-Untertel 28 aufgelegt ist.. Hierzu wird das.4-Wege-Steuerelement 10 so eingestellt, dass es die Leitungen 9 und 14 sowie die Leitungen 11 und 15 miteinander verbindet. Die Pumpe,5 fördert in den Zylinderraum 29 oberhalb des Kolbens 3, der bei seiner Abwärtsbewegung Hydraulikflüssigkeit aus dem Zylinderraum 30 in den Behälter 8 zurückdrängt. Mit dem Kolben -3 wird der Pressenstössel 4 abwärts bewegt, bis das Schneidwerkzeug-Oberteil 31 auf den längst der Linie 33 abzuscherenden Rand 34 des Werkstückes 27 und gleichzeitig die entsprechend eingestellten Spindeln 32 auf die Gegendruckzylinder 24 aufsetzen. Hierdurch wird der Pressenstössel 4 in seiner Bewegung gehemmt. Um ihn weiter abwärts zu führen, muss die Pumpe 5 in den Zylinderraum 29 oberhalb des Kolbens 3 so lange Hydraulikflüssigkeit nachfördern, bis die vordem in diesem Zylinderraum befindliche drucklose Hydraulikflüssigkeit hinreichend komprimiert ist, um den metallischen Werkstoff des Werkstückes 27 entlang der Linie 33 unter der Wirkung der sich aufbauenden Stösselantriebskraft zum Piiessen zu brinZen.
Bei der wiedereinsetzenden Bewei-Ling des fressenstössels 4 werden Über die am Pressenstöesel angebrachten Spindeln 32 die Gegendruckzylinder 24 mit abwärts gedrückt und wird die im Zylinderraum 35 der Gegendruckzylinder 24 befindliche Hydraulikflüssigkeit über die Leitungen 36, die Drosselstelle 37 und das Vorspannventil 18 in den -Behälter 8 zur-ckgedrängt. Während hierbei der Durchtrittswiderstand des Vorspannventils 18 vernachlässigbar klein ist, setzt die Drosselstelle 37 dem Durchtritt der Hydraulikflüssigkeit einen von der Durchtrittsgeschwindigkeit abhängigen Widerstand entgegen. Infolge dessen entsteht im Zylinderraum 35 der Gegendruckzylinder 24 eine der Stösselantriebskraft entgegengesetzte Bremskraft, die zusätzlich zum Schneidwiderstand die Stösselbewegung bzw. die Schneidgeschwindigkeit zu hemmen sucht.

Die Grösse dieser Bremskraft wächst mit der Durchtrittsgeschwindigkeit der Hydraulikflüssigkeit durch die Drosselstelle 37 so lange, bis sich ein Gleichgewichtszustand zwischen Stösselantriebskraft einerseits und Sohneidwiderstand sowie Bremskraft andererseits einGestellt hat. Die

resultierende Schneidgeschwindigkeit ist durch die Grösse der Drossel-

stelle 37 und die an dieser Stelle herrschende, druckgefälleaöhängige

Durchtrittsgeschwindigkeit der Hydraulikflüssigkeit bestilamt, sofern die

Menge der durch die Pumpe 5 geförderten'Hydraulikflüssigkeit ausreichend

gross ist, um die Stösselantriebskraft den Schneidwiderstand überwinden

zu lassen.

Etwaige überschüssige Pumpenf:irdermenge wird über das Überdruckventil 20

abgeführt. Hat sich der pressenstössel 4 h.nreichend weit abwäs-ts bewegt, wird der Werkstückrand an der Linie 33 abgeschert. Der SchneidwIderstand fällt hierdurch weg, doch wird zwischen Stösselaritriebskraft und Bremskraft ein Gleichgewichtszustand derart aufrecht gehalten, dass sich der Stössel 4 mit praktisch unveränderter Belastung und Schneidgeschwindigkeit weiterbewegt, bis das am Stössel 4 angebrachte hurvenstiicg 22 den Begrenzungsschalter 38 betätigt.

Über den Begrenzungsschalter 38 wird das 4-vlege-Steuerelement 10 so ge-

schaltet, dass die Presse vorübergehend auf Stillstand geht. Die Pumpe 5

fördert daher die Hydraulikflüssigkeit drucklos über die Steuerelemente

10 und 12 in den Behälter 8 zurück, und die noch unter Druck sehende

Hydraulikfltissigkeit im Zylinderraum 29 -oberhalb des, Kolbens 3 kann über

das Entlastun--sventil 17 in den Pumpenkreislauf und hiermit in den Be-

kälter 8 entspannen.

Hiernach wird das 4--W-ge-Steuere-lement 10 so --;eschaltet, dass der Pressen-

stössel 4 aufwärts fährt, bis der Begrer:zungsschalter 21 durch d;#:s Kurven-

stück 22 betätigt wird. Der Begrenzungsschalter 21 lässt die Leitungen 14 und 15 mittels des 4-Wege-Steuerelementes 10 absperren, so dass der Pressenstössel 4 in seiner oberen S.@ellung verharrt. Gleichzeitig werden die Leitungen 9 und 11 durchverbunden und wird dem Zylinderraum 35 der Gegendruckzylinder 24 Hydraulikflüssigkeit über das 3-yIege-Steuerelement 12 zugeleitet. Die Gegendruckzylinder 24 fahren in ihre obere Stellung, wobei ein ausreichender Gleichlauf der Zylinder durch nicht veranschaulichte 1'.üttel gewährleistet wird. Betätigt hierbei das Kurvenstück 26 den Begrenzungsschalter 25, bewirkt dieser eine Umschaltung des 3-Wege-Steuerelements 12 derart, dass die Pumpe 5 die angesaugte Hydraulikflüssigkeit drucklos in den Behälter 8 zurückfördert. Das Arbeitsspiel ist beendet. Von Wichtigkeit ist dabei die richtige Auslegung des Querschnittes der Drosselstelle 37. Dieser Querschnitt soll einerseits vorzugsweise so gewählt sein, dass sich der Schneidvorgang in einer hinreichend grossen Zeit abspielt, um den zu entfernenden Werkstoff ohne den üblichen explosionsartigen Knall langsam vom Werkstück abzuscheren. Andererseits muss dieser Querschnitt so-bemessen sein, dass durch Nachlassen des Schneid-Widerstandes während und unmittelbar nach dem Schneidvorgang keine ungewollte wesentliche Entspannung der antreibenden Hydraulikflüssigkeit im Zylinderraum 29 stattfindet.

Des'weiteren ist auch die Gestaltung des Zylinderraumes 35 der Gegendruckzylinder 24 von Bedeutung. Um die unvermeidliche Zusammendrückbarkeit der eingeschlossenen Hydraulikflüssigkeit bei auftretender Belastung auf ein Kleinstmass zu beschränken und um zwecks Vermeidung des Zerreissknalles die Fliessgeschwindigkeit beim Abscheren des Werkstoffes in gewünschter ,Meise üeeinflussen zu können, wird die Höhe H2 des Zylinderraumes 35 vorzugsweise möglichst klein gehalten.
Ein schlagfreies Arbeiten der Presse beim Schneiden lässt sich bei einem Verhältnis der Höhe H1 / H2 der Zylinderräume 29 und 35 von beispielsweise ¢ / 1 erreichen. Im einzelnen ist das Verhältnis natürlich von der Arbeitsweise der Presse sowie von der Art und Stärke des Materials abhängig. Es kann daher u*U. auch- für ein geräuschfreies Arbeiten ein Verhältnis in der Grössenordnung bis etwa 100 / 1 in Betracht kommen. Anhand der Fig. 2 seien diese Verhältnisse noch näher erläutert. Entsprechend Fig. 2 a kann man sich die im Zylinderraum 29 durch Komprimieren der Hydraulikflüssigkeit gespeicherte Energie als den Flächeninhalt des Federdiagrammes mit. dem Winkel und den Katheten P St und h1 vorstellen. Bei plötzlichem Wegfall des Schneidwiderstandes -vermag diese Energie den Kolben 3 und den Pressenstössel 4 schlagartig zu beschleunigen, wenn nicht gleichzeitig eine entsprechende Bremskraft aufgebracht wird.

Die Bremskraft- wird in den Gegendruckzylindern 24 entwickelt, indem die Hydraulikflüssigkeit in den Zylinderräumen 35 über die Verbindungsglieder, Kolben und Pressenstössel, soweit komprimiert wird, dass Stösselantriebskraft und Bremskraft im wesentlichen gleich gross sind. Die während dieses Ausgleich'avorganges aus den Zylinderräumen 35 über die Drosselstelle 37 entweichende Hydraulikflüasigkeit kann in erster Annäherung vernachlässigt werden. Wie sich nun aus Fig. 2 b, dem Federdiagramm der Gegendruckzylinder 24 mit den Katheten PBr und h2 ergibt, bedarf es einer geringen Höhe H2

um eine steile Federkennlinie oder enen grossen Viinkel , d.h. ein

schnelles Ansteigen der Bremskraft zu erreichen.

Soll die Fliessgeschwindigkeit in der gewünschten Weise beeinflusst

werden, um den Knall heim Zerreissen des 'llerkstoffes zu vermeiden, so

muss weiterhin die Bremskraft schneller aufgebaut werden können, als der

Schneidwiderstand - bedingt durch die Werkstoff-r'liesskurve (21g. 2 c) -

abnimmt. Das bedeutet, dass der Ylinkelll des Federdiagramms der Gegcn-

druckzylinder 24 gleich oder grösser als der die Abnahme des Schneid-

wideratandes kennzeichnende Winkel X der i7erkstoff-Fl-i esskurve sein muss.

Claims

A n s !i r ü c h e

1. Presse, insbesondere hydraulische Presse, dadurch gekennzeichnet, dass dem Schneidwiderstand eine der Stösselantriebskraft entgegen- wirkende Breriskraft parallel geschaltet ist,- die .mit nachlassendem. Schneidwiderstand anwächst. 2: Presse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass während des eigentlichen Schneidvorganges die Summe aus Schneidwiderstand und Bremskraft im wesentlichen gleich d=:r Stösselantrie-nskraft ist. 3. Presse nach Anspruch 1 oder 2, d<.durch gekennzeichnet,: dass die Bremskraft eine hydraulische Kraft ist.

4.. Presse nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich- net, dass die Bremskraft zwischen dem Träger des Vierkzeug-Oberteiles und dem Träger des.'ferkz:eug-Unterteiles angreift. 5: Presse nach einem der vorangehenden Ans_Srizche, dadurch gekennzeich- net"dass die hydraulische Anschlusoleitung (36) zum Zylinderraum (35) des Gegendruckzylinders: (24) für die Bremskraft-an höchster Stelle des Zylinderraumes (35) liegt. 6. fresse nach einem der vorangehenden Ans'präche, dadurch gekennzeichnet, dass am Pressengestell (1) Kö1Jen (23) fest angebracht. sind, die Kolben (23) Gegendrukzyliritzer (24@ tragen, und a:^i eressenstössel (4) befestig- te, in P=essr-.ch tun, e ns:-@eil'-.a re

7. Presse nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zylinderräume (35) der Gegendruckzylinder (24) über eine die GeschwindigIieit der Entspannung begrenzende Drosselstelle (37) und ein Vorspannventil (18) mit der drucklosen Seite des Hydraulikkreises in Verbindung stehen. So Presse nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe (H2,) der Zylinderräume (35) der Gegendruckzylinder (24) klein gegenüber der Höhe (H1) des Zylinderraumes (29)-des den Pressenstössel betätigenden Kolbens (5) ist. 9. Presse nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Federwinkel der Gegendruckzylinder (24) gleich oder grösser als. der Neigungswinkel der VJerkstoff-Fliesskurve des zu schneidenden Werkstückes ist.