DE1577181B2

DE1577181B2 - Steuerungssystem für die Einhaltung der Winkel- oder Parallellage des Stößels oder Preßbalkens einer hydraulischen Presse oder Schere

Info

Publication number: DE1577181B2
Application number: DE1577181A
Authority: DE
Inventors: Rolland A. Alameda Calif. Richardson (V.St.A.)
Original assignee: Pacific Press and Shear Corp
Current assignee: Pacific Press and Shear Corp
Priority date: 1966-04-20
Filing date: 1966-11-08
Publication date: 1974-04-11
Also published as: GB1114721A; DE1577181C3; NL154693B; FR1500678A; NL6616324A; BE688641A; DE1577181A1; US3349669A; SE355312B

Description

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Die Erfindung betrifft ein Steuerungssystem für die Einhaltung der Winkel- oder Parallellage des Stößels oder Preßbalkens einer hydraulischen Presse oder Schere mit je einem Hydraulikzylinder an jedem Ende des Preßbalkens, die durch je eine Pumpe gespeist werden, mit einer Dosierung eines jeden Zylinders, abhängig vom Druck in der anderen Zuflußleitung, gemessen vor dem Hydraulikzylinder, mit je einer Überströmleitung aus jeder Speiseleitung zurück in den öltank und mit einem 3/3-Wege-Ventil, dessen Ventilkolben von Abweichungen der vorbestimmten Lage des Stößels mechanisch stetig verstellt wird und dessen beide äußere Anschlüsse die beiden Überströmleitungen sind, während der dritte Anschluß in den Öltank abführt.

Ein derartiges Steuerungssystem ist z. B. durch die USA.-Patentschrift 3 059 431 bekanntgeworden. Dort erfolgt lediglich eine proportionale Steuerung des Berichtigungswertes in Abhängigkeit von der Lage des Ventilkolbens.

Ein ähnliches Steuerungssystem ist durch die USA.-Patentschrift 2 588 071 bekanntgeworden, bei der zwei Ventile nur voll geöffnet bzw. wieder geschlossen werden, so daß ein plötzlicher Druckabfall von einem vorgegebenen herrschenden Niveau zu stoßweise erfolgt. Dies ist für das Arbeiten derartiger Pressen oder Scheren noch nachteilig.

Auch die Vorrichtung der USA.-Patentschrift 3 031 950 betrifft eine Steuerung zur Einhaltung der Winkellage des Preßbalkens, wobei je nach Stärke der Abweichung der Winkellage mehrere Korrekturmaßnahmen getroffen werden, so daß insgesamt auch keine stufenlose Korrektur vorhanden sein dürfte.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Steuerungssystem der eingangs genannten Art eine derartige Charakteristik des Ausströmens des Druckmittels bei mehr oder weniger starker Lageabweichung des Stößels oder Preßbalkens zu erreichen, daß momentan ein hoher Berichtigungswert erzeugt wird.

Dies gelingt gemäß der Erfindung durch je eine zusätzliche Abflußleitung direkt nach jeder Pumpe, deren Abflußventil vom Druckabfall bzw. -Wiederanstieg in der zugehörigen Überströmleitung kontinuierlich geöffnet bzw. wieder geschlossen wird.

Durch diese Anordnung wird eine nicht proportionale Kennlinie des Berichtigungswertes in Abhängigkeit von der Abweichung der vorbestimmten Lage des Stößels oder des Preßbalkens erreicht, so daß eine sehr rasche Korrektur ohne ein Überschwingen ermöglicht wird.

Eine Ausgestaltung der Erfindung ist gekennzeichnet durch 2/2-Wege-Kolbenventile als Abflußventile, bei denen beide Kolbenstirnflächen vom Druck in der Abflußleitung vor dem Ventil beaufschlagt sind, und zwar die eine Stirnfläche durch eine Drosselbohrung, die andere direkt, mit einer auf diese Stirnfläche wirkenden vorgespannten Druckfeder im Ventilkörper und einer über ein Rückschlagventil geführten Leitung vom Raum dieser Feder, welche Leitung zusammen mit einer gedrosselten Pumpendruckleitung in die zugehörige Überströmleitung mündet.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 ein Schema einer hydraulischen Schere, die mit einem Steuerungssystem nach der Erfindung versehen ist,

F i g. 2 in einem Schnitt ein Abflußventil, welches bei dem Steuerungssystem nach der Erfindung vorzugsweise Verwendung findet,

F i g. 3 ein Diagramm, das die Ansprechkennlinien bei einem bekannten Steuerungssystem und bei der Erfindung miteinander vergleicht,

F i g. 4 in Abhängigkeit von der Zeit die Rückstellgeschwindigkeit des Stempels bei der Erfindung und bei einem bekannten System. . .

In Fig. 1 ist schematisch ein Stößeil oder Stempel dargestellt, der von hydraulischen Einheiten 3 und 5 gehoben und gesenkt wird, wobei diese Einheiten 3 und 5 aus je einem Zylinder 7und einem darin verschiebbaren Antriebskolben 9 bestehen, die mit dem Stempel 1 in bekannter Weise zusammenwirken.

Diese Hydraulikeinheiten werden von einem Paar Pumpen 11 und 13 gespeist, die das Hydrauliköl aus einem Tank 15 erhalten, wobei jede der Pumpen eine Hauptleitung 17 bzw. 19 (Pumpendruckleitung) besitzt mit einem Anschluß 20 zum oberen Ende eines der Zylinder 7 und einer weiteren Leitung 21 zum unteren Ende des anderen Zylinders.

Elektromagnet-Steuerventile 27 und 29 steuern den Aufwärts- bzw. Abwärtshub des Stößels.

In jeder Pumpendruckleitung befindet sich ein Absperrventil 33, das so konstruiert ist, daß es normalerweise in Abhängigkeit der Belastung der Pumpe öffnet. Der Widerstand gegen das öffnen eines der-

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artigen Ventils kann teilweise mittels einer Quer- Raum 91 bildet. Eine Drosselbohrung 92 in der verbindung 35 von der Pumpendruckleitung der an- Wand der Ausnehmung gestattet eine Verbindung deren Pumpe von einem Punkt 37 aus gesteuert wer- mit dem Einlaßende des Hauptdurchflusses, wobei den, der stromabwärts vom Absperrventil in dieser ein Uberdruckkanal 93 vom Raum 91 über ein für Leitung liegt, so daß die Querverbindung den Druck 5 gewöhnlich geschlossenes, federbelastetes Rückder einen Leitung auf das Steuerelement im Absperr- schlagventil 95 mit dem Auslaßende des Hauptventil in der anderen Leitung überträgt. durchflusses in Verbindung steht.

Ein 3/3-Wege-Ventil 41 ist am Rahmen 43 der Ein Nebenkanal 97 verbindet das Einlaßende des

Maschine befestigt und mit einem Nivellierband 45 Hauptdurchflusses mit dem unteren Ende des Ven,-

verbunden, das auf herkömmliche Weise über die io tils 87 und bringt den Pumpendruck gegen dieses

Rückseite des Stempels verläuft und das an seinem Ende des Ventils in Gegenwirkung zum Flüssigkeits-

einen Ende an einem Verankerungspunkt 47 am druck und dem Druck der Druckfeder 89.

Rahmen befestigt ist. Wenn die Maschine läuft und die Leitung 83 ge-

Dieses Ventil (Überströmventil) umfaßt ein Ge- schlossen ist, wird Hydraulikflüssigkeit zu den hy-

häuse 51 mit einem Paar Einlassen 53, 55 sowie 15 draulischen Motoren 3 und 5 gepumpt. Das Ventil

einem dazwischen liegenden Auslaß 57 und einem 101 (F i g. 2) befindet sich in diesem Betriebszustand

Ventilschaft 59 mit einem Ventilkolben 61, dessen der Presse in der strichpunktiert eingezeichneten

Länge etwas kleiner ist als die offene Abmessung des Lage. An beiden Enden des Ventils 87 stehen daher

Auslasses 57 beträgt, wodurch in der dargestellten einander gleiche Drücke an. Der hydraulische Druck

neutralen Position des Ventilschaftes ein leichter 20 gegen den Boden des Ventils 87 wird daher vom

aber gleichmäßiger Fluß durch jeden der Einlasse hydraulischen Druck in der Kammer 91 gegen die

möglich ist. Oberseite des Ventils 87 ausgeglichen. Die Feder

Jegliche Verschiebung des Ventilschaftes in irgend- 89 drückt in diesem Zustand das Ventil 87 gegen

eine Richtung von seiner neutralen Position aus seinen Sitz 85.

erhöht den Durchfluß über einen der Einlasse, wäh- 25 Nach Durchführung eines Arbeitszyklus bewegt

rend der Durchfluß durch den anderen Einlaß redu- sich das Ventil 101 in die in F i g. 2 eingezeichnete

ziert wird, bis auf der einen Seite des Auslasses ein Lage, d. h. nach rechts. Dadurch wird die Kammer

Grenzpunkt erreicht ist. 91 mit dem Behälter 15 verbunden, in dem niedriger

Dieses Steuerungssystem ist nun erfindungsgemäß Druck herrscht. Der hydraulische Druck in der Kam-

wie folgt ausgebildet: 30 mer 91 verringert sich also, so daß der an der Unter-

Von der Hauptleitung 17 ist an einem Punkt seite des Ventils 87 anliegende Druck die Kraft der stromaufwärts vom Absperrventil 33 eine Über- Feder 89 übersteigt. Dadurch öffnet die Leitung 83, stromleitung 65 zu dem Einlaß 55 vorgesehen, wobei wodurch die Pumpe direkt in den Behälter 15 enteine ähnliche Überströmleitung 67 zum anderen Ein- lädt. Die hydraulischen Motoren 3 und 5 erhalten laß 53 von der anderen Hauptleitung 19 aus an einem 35 also keinen Arbeitsdruck.

Punkt vorgesehen ist, der sich stromaufwärts vom Beim nächsten Arbeitszyklus befindet sich das

Sperrventil in dieser Leitung befindet. Eine Verbin- Ventil 101 in der linken, strichpunktiert eingezeich-

dungsleitung 69 vom Auslaß 57 führt zum Tank 15. neten Position, und das Ventil 87 ist geschlossen.

In Wirkverbindung mit dem Ventil 41 befindet Bei einer Uberbelastung liegt Arbeitsdruck an den

sich an jeder der Pumpen 11 und 13 an ihrer Druck- 40 hydraulischen Motoren 3 und 5 an. Der von den

seite ein Abflußventil 71 bzw. 73, das im wesent- Pumpen abgegebene Druck steigt stark an. Der hy-

lichen den gesamten Abgang der dazugehörigen Pum- draulische Druck an der Unterseite des Ventils 87

pe in den Tank abgibt, wenn das Ventil 41 einen wächst ebenfalls wie auch der hydraulische Druck in

vorherbestimmten Weg im Ventilgehäuse überschrei- der Kammer 91. Der hydraulische Druck in der

tet, wobei das zur einen Pumpe gehörige Abflußven- 45 Kammer 91 drückt das Rückschlagventil 95 nach

til auf die Bewegung des Ventils 41 in einer Richtung rechts zurück, so daß das Rückschlagventil 95 öffnet,

anspricht, während das zur anderen Pumpe gehörige Dadurch wird der in der Kammer 91 herrschende

Abflußventil auf die Bewegung des Ventils 41 in der Druck verringert, so daß das Ventil 87 über den an

entgegengesetzten Richtung anspricht. Somit kann seiner Unterseite anstehenden Druck öffnet. Dadurch

jeweils nur eines dieser Abflußventile zu irgendeinem 50 wird der in der Anlage herrschende Überlastdruck

gegebenen Zeitpunkt in Funktion treten. abgelassen.

Zur Auslösung dieser Abflußventile zum gegebe- Die Leitung 107 verbindet den Raum 91 mit einem

nen Zeitpunkt werden Drosselstellen 75, 77 in jeder Punkt in der zugeordneten Überströmleitung 65 bzw.

der Überströmleitungen 65 bzw. 67 von den Pum- 67, der sich stromabwärts von der Drosselstelle 75,

pen zu den Einlassen des Ventils 41 eingebaut, um 55 77 in der betreffenden Überströmleitung befindet,

so den Druckabfall am Überströmventil zur Steue- In der Leitung 107 des Abflußventils befindet sich

rung des nächstliegenden Abflußventils auszunützen. ein Rückschlagventil 111, das so kalibriert ist, daß es

Das Abflußventil besteht nach F i g. 2 aus einem auf den erwünschten Druckabfall an der dazugehö-

Ventilgehäuse 81 mit einer Hauptdurchflußöffnung rigen Drosselstelle anspricht, also öffnet, wodurch

83, welche auf der einen Seite mit einer Pumpen- 60 der Druck im Raum 91 fällt und das Ventil 87

druckleitung in Verbindung steht, wobei das Abfluß- öffnet.

ende mit dem Tank verbunden ist. Im Mittelabschnitt Wenn das Steuerungssystem justiert ist, weist es des Hauptdurchflusses befindet sich ein Ventilsitz einen Ansprechwert auf, der nicht nur nichtpropor-85, auf dem normalerweise ein spulenkörperförmiges tional zur Bewegung des Überströmventils ist, son-Ventil 87 aufsitzt, und zwar unter Druck einer von 65 dem der auch nach einer anfänglichen, aber sehr einer Ausnehmung 90 aufgenommenen Druckfeder kurzen Bewegung des Überströmventils für jegliche 89, die gegen eine obere Wandung des Gehäuses weitere Bewegung auf Grund der vollständigen Entanliegt und am oberen Ende des Ventils einen kleinen ladung einer Pumpe einen sehr hohen Berichtigungs-

wert einführt. Dies wird unter Bezugnahme auf die F i g. 3 und 4 näher erläutert. In F i g. 3 ist über dem Berichtigungswert die Linearbewegung des Überströmventils aufgetragen, und zwar einmal bei einem bekannten Steuerungssystem (Kurve A) und zum anderen bei einem Steuerungssystem nach der Erfindung (Kurve B). Daraus ist ersichtlich, daß die Kurve B einen kurzen Anfangsabschnitt 113 hat, der relativ unvermittelt in einen Zweig 115 übergeht, der den Berichtigungswert darstellt, der durch das zusätzliche Öffnen des Ventils 83 verursacht wird. Die gestrichelte Linie 116 stellt die Verlängerung des Anfangsabschnitts 113 dar. Bei negativen Werten des Berichtigungswertes und der linearen Bewegung des Überströmventils verlaufen die Kurven im Quadranten 119.

In F i g. 4 ist die Rückstellgeschwindigkeit des Stempels über der Zeit aufgetragen. Die Kurve C zeigt den entsprechenden Verlauf bei einem herkömmlichen System, während die Kurve D einen beispielweisen Ablauf bei Verwendung eines Ausgleichssystems nach der Erfindung darstellt. Auch hier wird ganz entsprechend wie bei der Darstellung nach F i g. 3 der steile, überproportionale Anstieg der Kurve D durch das zusätzliche Öffnen des Sitzes des Ventils 83 verursacht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Steuerungssystem für die Einhaltung der Winkel- oder Parallellage des Stößels oder Preßbalkens einer hydraulischen Presse oder Schere mit je einem Hydraulikzylinder an jedem Ende des Preßbalkens, die durch je eine Pumpe gespeist werden, mit einer Dosierung eines jeden Zylinders, abhängig vom Druck in der anderen Zuflußleitung, gemessen vor dem Hydraulikzylinder, mit je einer Überströmleitung aus jeder Speiseleitung zurück in den Öltank und mit einem 3/3-Wege-Ventil, dessen Ventilkolben von Abweichungen der vorbestimmten Lage des Stößels mechanisch stetig verstellt wird und dessen beide äußere Anschlüsse die beiden Überströmleitungen sind, während der dritte Anschluß in den Öltank abführt, gekennzeichnet durch je eine zusätzliche Abflußleitung direkt nach jeder Pumpe, deren Abflußventil (71 bzw. 73) vom Druckabfall bzw. -wiederanstieg in der zugehörigen Überströmleitung (65 bzw. 67) kontinuierlich geöffnet bzw. wieder geschlossen wird.

2. Steuersystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch 2/2-Wege-Kolbenventile (71 73 und Fi g. 2) als Abflußventile, bei denen beide Kolbenstirnflächen vom Druck in der Abflußleitung vor dem Ventil beaufschlagt sind, und zwar die eine Stirnfläche durch eine Drosselbohrung (92), die andere direkt, mit einer auf diese Stirnfläche wirkenden vorgespannten Druckfeder (89) im Ventilkörper und einer über ein Rückschlagventil (111) geführten Leitung (107) vom Raum (91) ■ dieser Feder, welche Leitung zusammen mit einer gedrosselten (Drossel 75, 77) Pumpendruckleitung in die zugehörige Überströmleitung (65 bzw. 67) mündet.