DE2128867A1 - Overload protection for the drive elements of presses - Google Patents
Overload protection for the drive elements of pressesInfo
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Description
Anmelder: GÖppingen, den S, Juni 1971 Applicant: GÖppingen, June 1971
PG 9003 Se/f L. SCHÜLER GmbHPG 9003 Se / f L. SCHULER GmbH
732 GÖppingen
Bahnhofstr. 41-67732 GÖppingen
Bahnhofstrasse 41-67
Beschreibung zur Patentanmeldung betreffendDescription of the patent application
Überlastungssicherung für die Antriebselemente von PressenOverload protection for the drive elements of presses
Die für die Festigkeitsberechnung einer Presse maßgebende Nennpreßkraft ist nur ab dem Punkt des Hubes bzw. ab dem Kurbelwinkel bis zum unteren Totpunkt zulässig, für den sie angegeben ist. Dieser Bereich heißt Nennpreßkraftweg. Bei Oberschreiten der Nennnreßkraft werden die stehenden und die hin- und hergehenden Teile überbeansprucht. Oberhalb des Nennpreßkraftweges wird nicht zuerst die Festigkeit dieser Teile, sondern die der umlaufenden Teile der Presse überschritten. Drehmomentbegrenzungen schützen jedoch nur die umlaufenden Teile bis zum Beginn des Nennpreßkraftweges. Da im Nennpreßkraftbereich selbst kleinste Drehmomente unzulässig große Kräfte hervorrufen können, kann die Presse allein durch Begrenzen des Drehmomentes nicht mehr geschützt werden; deshalb sind Überlastungssicherungen vorgesehen, die auf die Nennpreßkraft ansprechen, sich unmittelbar im Kraftfluß befinden und bei Überschreiten der zulässigen Preßkraft nachgeben, unter Umständen auch die Kupplung ausschalten,The decisive factor for calculating the strength of a press Nominal pressing force is only permissible from the point of the stroke or from the crank angle to the bottom dead center for which it is specified. This area is called the nominal pressure travel. When exceeded The standing and reciprocating parts are overstressed when the nominal force is reached. Above the nominal press force travel If the strength of these parts is not exceeded first, but that of the rotating parts of the press. However, torque limits only protect the rotating parts up to the beginning of the nominal press force path. As in the nominal pressing force range Even the smallest torques can cause unacceptably large forces, the press can only by limiting the Torque can no longer be protected; therefore overload protection provided that respond to the nominal compression force, are directly in the power flow and when exceeded give in to the permissible pressing force, possibly also switch off the clutch,
IJa die bekannten, meist hydraulischen, Überlastungssicherungen aber nur im sog. Nennpreßkraftbereich die Antriebselemente wirksam schützen, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Überlastsicherung für die Antriebselemente von Pressen, insbesondere für den Blechhalterstößel von Ziehpressen, bei welchen die Preßkraft über ein Druckmedium auf den Stößel übertragenSince the known, mostly hydraulic, overload protection devices protect the drive elements effectively only in the so-called nominal pressing force range, the object of the invention is to provide an overload protection device for the drive elements of presses, in particular for the blank holder ram of drawing presses, in which the pressing force is applied via a pressure medium transfer the plunger
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wird, derart auszubilden bzw. zu steuern, daß sie Über den gesamten Arbeitshub des Pressenstößels wirksam ist.is to train or control that they over the entire Working stroke of the press ram is effective.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Größe der Druckkraft in Abhängigkeit der Momentenkennlinie über den gesamten Arbeitshub des Antriebspleuels zwangs gesteuert ist.This object is achieved in that the Size of the compressive force depending on the torque characteristic over the entire working stroke of the drive connecting rod is.
Hierbei kann eine ortsfeste Steuerkurve und ein vom Pressenstößel im Sinn einer Belastung der Druckregelvorrichtung an der Steuerkurve entlang führbares Gestänge vorgesehen sein. Wird als Druck rege !vorrichtung ein Druckübersetzer verwendet, der auf der einen Seite mit dem.Druckölbehälter verbunden und auf der anderen Seite von Druckluft beaufschlagt ist, dann kann der Druckübersetzer erfindungsgemäß durch das Gestänge im Sinn einer Vergrößerung der Druckluftbeaufschlagung belastbar sein. Das kann durch ein die Druckluftbeaufschlagung vergrößerndes Druckmittel erfolgen. Hierfür kann eine Zylinder-Kolben-Anordnung dienen, deren Zylinder oder Kolben durch das Gestänge bewegbar und dessen Druckmittel auf der Seite des Druckübersetzers wirksam ist, die der von Druckluft beaufschlagten Seite gegenüberliegt. Here, a stationary control cam and one from the press ram in the sense of loading the pressure regulating device on the Control cam be provided along guidable linkage. If a pressure intensifier is used as a pressure regulating device, the is connected to the pressure oil tank on the one hand and pressurized by compressed air on the other, then can According to the invention, the pressure booster can be loaded by the linkage in the sense of increasing the pressurized air. This can be done by means of a pressure medium which increases the pressure applied to compressed air. A cylinder-piston arrangement can be used for this serve, whose cylinder or piston can be moved by the linkage and whose pressure medium is on the side of the pressure booster is effective, which is opposite to the side exposed to compressed air.
Ebenso ist es möglich, den erforderlichen Kurvenverlauf elektrisch nachzubilden, indem man beispielsweise über die Steuerwalze in Abhängigkeit des jeweiligen Kurbelwinkeis der Pressenhsuptwelle entweder mit einem Rechner ebenfalls stufenlos die ψ ßruckwaage steuert oder stufenweise über eine Anordnung mehrerer Stufenschalter, Windkessel und VentiIe beeinflußt; wesentlich ist bei alle* darüber hinaus noch denkbaren Systemen immer die zwangsweise Steuerung über den gesamten Abwärtshub des Pressenstößels.Likewise, it is possible to electrically simulate the required curve, by also continuously the ψ ßruckwaage controls or stepwise influenced for example via the control roll as a function of the respective Kurbelwinkeis the Pressenhsuptwelle either with a computer via an arrangement of several selector switches, surge tank and VentiIe; What is essential for all * other conceivable systems is always the compulsory control over the entire downward stroke of the press ram.
Die Zwangssteuerung ist daher nicht auf die hydraulische Überlastsicherung beschränkt, sondern könnte auch auf die druckmittelbetätigte Hauptkupplung wirken.The forced control is therefore not based on the hydraulic overload protection limited, but could also act on the fluid-operated main clutch.
Ein mechanisches Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.A mechanical embodiment of the invention is shown in FIG Drawing shown and is described in more detail below.
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In bekannter Weise enthält ein Pressenstößel 1 einen Druckölbehälter 2, in dessen* oberem Teil ein an einer Gelenkpfanne 3 befestigter Kolben 4 geführt ist. Ein Antriebspleuel S des Preeenantriebes ist durch einen Zapfen 6 an der Gelenkpfanne 3 angelenkt» deren Bewegung nach unten durch eine Stirnfläche 7 des Druckölbehälters 2 und nach oben durch einen am Pressenstößel befestigten Flanschring « begrenzt ist. Beim Rückhub wird der Pressenstößel 1 durch die vom Antriebspfcuel S über den Zapfen mitgenommene und sich mit ihrer Oberseite gegen die Unterseite des Flansch ringes S legende Gelenkpfanne 3 angehoben. Während des Arbeitshubes liegt die Gelenkpfanne an dem Flansch ring durch den Druck im Druckölbehälter 2 an durch den die Gelenkpfanne über den Kolben 4 mit nach oben .gedrückt wird. Oberschreitet die auf den Pressenstößel 1 ausgeübte Kraft die auf den Kolben wirkende Kraft des Öldruckes, dann bleibt der Pressenstößel stehen, während sich der Antriebspleuel 5, die Gelenkpfanne 3 und der Kolben 4 noch um einen geringen Weg weiter nach unten bewegen.In a known manner, a press ram 1 contains a pressure oil container 2, in the * upper part of which a piston 4 attached to a joint socket 3 is guided. A drive connecting rod S of the Preeen drive is hinged to the socket 3 by a pin 6 »the movement of which is downward through an end face 7 of the Pressure oil tank 2 and up through one on the press ram attached flange ring «is limited. During the return stroke, the Press ram 1 by the drive rod S over the pin battered and with their top against the bottom of the flange ring S legend joint socket 3 raised. While of the working stroke is the joint socket on the flange ring the pressure in the pressure oil tank 2 through which the joint socket is pressed upwards with the piston 4. Exceeds the force exerted on the press ram 1 that on the piston acting force of the oil pressure, then the press ram stops while the drive connecting rod 5, the joint socket 3 and move the piston 4 a little further downwards.
In eine beispielsweise von einer ölpumpe gespeiste, zu dem Druckölbehälter 2 führende Ölleitung 9 mündet ein eine Druckrege !vorrichtung gemäß dem Hauptansnruch bildender Druckübersetzer 10, Diese Druckregelvorrichtung kann jedoch euch anders ausgebildet sein. Ein in einem Zylinder 11 des Druckübersetzers 10 geführter Kolben 12 ist auf der einen Seite 13 mit Druckluft beaufschlagt und seine Kolbenstange 14 in einer an die Ölleitung 9 angeschlossenen Buchse 15 geführt. Die Druckluft ist so hoch gespannt, daß sie zusammen mit dem in der Ölleitung 9 herrschenden Druck der Nennpreßkraft oder der für das Werkzeug zulässigen Kraft entspricht oder etwas unterhalb dieser Kräfte liegt. Bewegen sich der Pressenstößel 1 und der Kolben 4 bei öberfchreiten der Nennpreßkraft in der vorstehend beschriebenen Weise unter Oberwinden des Druckes des Druckübersetzers 10 und des Öldruckes nach unten, dann werden der Kolben 12 und die Kolbenstange 14 des Druckübersetzers 10 nach oben gedrückt. Es kann ein ein Magnetventil öffnender Mikyokontakt vorgesehen sein, der unmittelbar nach Beginn dieser Bewegung selbsttätig geschaltet wird, so daß die Luft im Druckübersetzer entweicht, tk « Kolben canz zurück^tdrückt und der ölrückleuf freigegeben werde , wodurch gleichzeitig der Antriebspleuel 5 ent-A pressure booster 10, which forms a pressure regulating device according to the main claim, opens into an oil line 9, which is fed, for example, by an oil pump and leading to the pressure oil container 2. However, this pressure regulating device can be designed differently. A piston 12 guided in a cylinder 11 of the pressure booster 10 has compressed air applied to it on one side 13 and its piston rod 14 is guided in a socket 15 connected to the oil line 9. The compressed air is so high that it, together with the pressure prevailing in the oil line 9, corresponds to the nominal pressing force or the force permissible for the tool, or is slightly below these forces. If the press ram 1 and the piston 4 move when the nominal pressing force is exceeded in the manner described above while overcoming the pressure of the pressure booster 10 and the oil pressure, the piston 12 and the piston rod 14 of the pressure booster 10 are pushed upwards. It can be a solenoid valve inside Mikyokontakt be provided, which is switched automatically immediately after the start of this movement, so that the air escapes in the pressure booster, tk "piston Canz back ^ t suppressed and the ölrückleuf will be released, which simultaneously corresponds to the driving connecting rod 5
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lastet wird. In dieser bekannten Weise spricht die überlastungssicherung jeweils nur dann an, wenn der Pressenstößel 1 auf einen die Nennpreßkraft übersteigenden Widerstand trifft.is burdened. The overload protection speaks in this known way in each case only when the press ram 1 encounters a resistance that exceeds the nominal pressing force.
Um jedoch den Druckübersetzer erfindungsgemäß während des gesamten Arbeitshubes steuern zu können, so daß die Überlastungssicherung jederzeit bei einer vorgewählten Preßkraft des Pressenstößels 1 anspricht, sind eine ortsfeste, beispielsweise am Pressengestell 16 befestigte Steuerkurve 17 und eine Zylinder-Kolben-Anordnung IS vorgesehen, durch die der Druckübersetzer belastet werden kann. Eine an einer Stange 19 des im Zylinder 20 geführten Kolbens 21 angeordnete Rolle 22 liegt durch auf der der Stange 19 abgekehrten Kolbenseite 23 wirkende Druckluft ständig an der Steuerkurve 17 an. Diese Kolbenseite 23 ist über eine Leitung 24 mit der Unterseite 25 des Kolbens 12 des D ruck übe rs et ze rs 10 verbunden, der ebenso wie die Zylinder-Kolben-Anordnung 18 am Pressenstößel 1 angeordnet ist. Gelangt die Rolle 22 während des Arbeitshubes des Pressenstößels 1 aus dem etwa gerade verlaufenden Abschnitt der Steuerkurve 17 in den gekrümmten Abschnitt, vgl. die Rolfenstellung gemäß der Zeichnung, so werden Rolle 22, Stange 19 und-Kolben 21 zunehmend nach rechts bewegt. Hierdurch wird die der druckluftbeaufschlagten Seite 13 gegenüberliegende Unterseite 25 des ' Druckübersetzer* 10 infolge Vergrößerns des von der Kolben seite 23 begrenzten Zylinderraumes entlastet und dadurch der Kolben 12 belastet. Es wird somit entsprechend dem Verlauf der Steuerkurve 17 während des Pressenhubes die auf die Kolben- However, in order to be able to control the pressure booster according to the invention during the entire working stroke, so that the overload protection responds at any time with a preselected pressing force of the press ram 1, a fixed control cam 17, for example attached to the press frame 16, and a cylinder-piston arrangement IS are provided through which the pressure intensifier can be loaded. A roller 22 arranged on a rod 19 of the piston 21 guided in the cylinder 20 is constantly applied to the control cam 17 by compressed air acting on the piston side 23 facing away from the rod 19. This piston side 23 is connected via a line 24 to the underside 25 of the piston 12 of the pressure over rs et ze rs 10, which like the cylinder-piston arrangement 18 is arranged on the press ram 1. If the roller 22 gets during the working stroke of the press ram 1 from the approximately straight section of the control cam 17 into the curved section, see the roller position according to the drawing, roller 22, rod 19 and piston 21 are increasingly moved to the right. As a result, the underside 25 of the 'pressure booster * 10 opposite the compressed air side 13 is relieved due to the enlargement of the cylinder space delimited by the piston side 23, and the piston 12 is thus loaded. It is thus in accordance with the course of the control curve 17 during the press stroke, the on the piston
* stange 14 wirkende Kraft verändert, die sich aus der Diffe»* rod 14 acting force changes, resulting from the difference »
renz/der auf den Kolben 12 wirkenden Kräfte ergibt. Das sind die konstante Kraft auf der Koibenseite 13 und die über die Steuerkurve abhängig von der Volumenänderung in der Zylinder-Kolben-Anordnung 18 veränderliche Kraft auf der Unterseite renz / the forces acting on the piston 12 results. These are the constant force on the Koib side 13 and the force on the underside that is variable via the control curve as a function of the change in volume in the cylinder-piston arrangement 18
Der Verlauf der Steuerkurve 17 entspricht der zulässigen Belastbarkeit einzelner Antriebsteile abhängig von der Stößelbzw, Blechhalterstellung, The course of the control curve 17 corresponds to the permissible load capacity of individual drive parts depending on the ram or blank holder position,
Di« Wirkungsweise dieser überlastungssicherung entspricht zwar auch der der vorstehend erläuterten bekannten Sicherung, je doch ist die Änsprechkraft der erfindungsgemäßen Sicherung darüber hinaus durch die erwähnte Differenzkraft auf den The operation of this overload protection also corresponds to that of the known fuse explained above, but the Änrespondkraft of the fuse according to the invention is also due to the above-mentioned differential force on the
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Kolben 12 bestimmt und damit eine Funktion des Verlaufes der Steuerkurve 17 und des Stößelhubes.Piston 12 is determined and thus a function of the course of the Control cam 17 and the ram stroke.
Die Steuerkurve, durch die die Presse jede gewünschte Kraft-Weg-Charakteristik erhalten kann, ist beim Ausführungsbeispiel so ausgelegt, daß der Druckübersetzer zunächst nur wenig, dann bis zum Beginn N des Nennpreßkraftweges zunehmend belastet wird. Die bei Erreichen dieses Punktes erzielte Belastung des Druckübersetzers entspricht der Nennpreßkraft. Infolge des senkrechten Verlaufes der Steuerkurve von N bis zum unteren Totpunkt UT bleibt dieses Kräfteverhältnis aufrechterhalten. Dieser Kurvenverlauf sichert eine Kurbel- oder Exzenterpresse gegen Überlastung auch bis zum Beginn des Nennpreßkraftweges, da in diesem Hubbereich die zulässige Preßkraft wegen der ,Kinematik mechanischer Pressenantriebe kleiner ist als die Nennpreßkraft. Diese bevorzugte Eigenschaft der beliebigen Steuerbarkeit des Ansprechdruckes der Druckregelvorrichtung nach Stößelstellung und Kraft, die bekannte, nicht steuerbare Druck rege !vorrichtungen nicht aufweisen, wirkt sich vorteilhaft beispielsweise im Antrieb des Ziehstößels von Blechziehpressen aus. Hier dürfen z.B. durch hohe Werkstücke bedingte, vom üblichen Kraftverlauf der Stößelkräfte abweichende Ziehkräfte nicht überschritten werden. Zur Schonung der Ziehwerkzeuge und des Ziehstößels kann daher die Überlastungssicherung auch schon vor Erreichen des Nennpreßkraftweges ansprechen.The control cam through which the press creates any desired force-displacement characteristic can get, is designed in the embodiment so that the pressure booster initially only a little, then is increasingly loaded up to the beginning N of the nominal press force path. The load on the pressure intensifier when this point is reached corresponds to the nominal pressing force. As a result of the vertical In the course of the control curve from N to bottom dead center UT, this relationship of forces is maintained. This A crank or eccentric press protects the curve against overload, even up to the beginning of the nominal press force path, as in In this stroke range the permissible pressing force is smaller than the nominal pressing force due to the kinematics of mechanical press drives. This preferred property of any controllability of the response pressure of the pressure regulating device according to the ram position and Kraft, the well-known, non-controllable pressure generating devices do not have, has an advantageous effect, for example, in the drive of the drawing ram of sheet metal drawing presses. Here are allowed E.g. drawing forces caused by high workpieces and deviating from the usual force curve of the ram forces are not exceeded will. In order to protect the drawing tools and the drawing ram, the overload protection can therefore also be activated before it is reached of the nominal press force travel.
Insbesondere ist die Erfindung für Antriebe vorteilhaft, bei denen sich die Belastbarkeit während des Hubes, bedingt durch ihre kinematischen Verhältnisse, beträchtlich ändert, beispielsweise bei Blechhalterantrieben in Ziehpressen.In particular, the invention is advantageous for drives in which the load capacity during the stroke is due to their kinematic relationships, changes considerably, for example in sheet metal holder drives in drawing presses.
Die Erfindung ist mit den gleichen Vorteilen auch bei hydraulischen Pressen anwendbar.The invention is also applicable to hydraulic ones with the same advantages Pressing applicable.
(Stand der Technik: Handbuch für die spanlos· Formgebung» (State of the art: manual for non-cutting · shaping »
4. erweiterte Auflage 1964, h«rausgegeben von der Anaelderin, Seiten 186 - 189 und 200 - 206) 4th expanded edition 1964, published by the Anaelderin, pages 186 - 189 and 200 - 206)
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