DE2360821A1

DE2360821A1 - Gleichlaufsteuerung fuer hydraulische pressen mit mehreren presskolben

Info

Publication number: DE2360821A1
Application number: DE19732360821
Authority: DE
Inventors: Joachim Dipl Ing Krause
Original assignee: Ruthner Industrieanlagen AG
Current assignee: Ruthner Industrieanlagen AG
Priority date: 1973-11-22
Filing date: 1973-12-06
Publication date: 1975-05-28
Also published as: AT328296B; ATA980673A; DE2360821B2; DE2360821C3; GB1440548A; JPS6066698U; LU71319A1; JPS51105683A; JPS6145998Y2

Description

PcL-.i^v/äta 6 Frankfurt/M, den 4.12.1973

HUTHNER Industrieanlagen-Aktiengesellschaft in Wien (Österreich) _t Aichholzgasse 51-53

"Gleichlaufsteuerung für hydraulische Pressen mit mehreren Presskolben"

Die Erfindung betrifft eine Steuerung für eine hydraulische Presse mit mehreren Preßkolben und einem zwischen die Hochdruckflüssigkeitsquelle und die Druckräume der Preßkölben zwischengeschalteten Treiber.

Ziel der Erfindung ist den Gleichlauf der Kolben sicherzustellen. Diese Forderung tritt besonders bei Schmiedemaschinen auf, bei denen die Schmiedesattel so . gegeneinander bewegt werden müssen, daß sie immer gleichen Abstand zur Schmiedeachse, besonders im innern Umkehrpunkt, aufweisen. Bei diesen Maschinen wird außerdem die Forderung gestellt, daß der Abstand der innern Umkehrpunkte der Schmiedesattel, das sogenannte Schmiedemaß, und der Hub der Schmiedesättel, also Hubgröße und Hublage der Preßkolben, verstellbar sind. Bei einer Schmiedemaschine bewegen sich die Schmiedesättel außerdem schnell hin und her, das heißt, die Zahl der Schmiedetakte je Zeiteinheit ist relativ hoch, die Taktzahl soll außerdem veränderbar sein.

Durch Steuerung der Arbeitsflüssigkeit je Druckseite jedes Kolbens kann diese bekanntermaßen nicht in genügender Genauigkeit erreicht werden; Jedoch ist bekannt,

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jedem Preßkolben einen. Pumpenkolben zuzuordnen, wobei die Pumpenkolben untereinander gleiche Abmessungen aufweisen und gemeinsam angetrieben werden (DT-PS 1 917 511). Hiebei entsteht in der meist langen Verbindungsleitung eine pulsierende Flüssigkeitssäule, die noch gesteuert werden muß. Die Änderung der Taktzahl ist außerdem nur durch Änderung der Antriebsgeschwindigkeit erreichbar. Bei Antrieb, durch einen Kurbeltrieb ist die Preßkraft über den Hub nicht gleich.

Ferner ist bekannt, jedem Preßkolben eine eigene, meist rasch laufende Verdrängungspumpe zuzuordnen. Diese Pumpen werden gemeinsam angetrieben. Hiedurch sind zwar einige der vorstehend erwähnten Nachteile vermieden, jedoch kann der Gleichlauf nicht mit genügender Genauigkeit erreicht werden, da durch Herstellungsungenauigkeiten und unterschiedliche Leckölmengen unterschiedliche Förderströme den Preßkolben zugeführt werden.

Ferner ist bekannt, zwischen Hochdruckflüssigkeitsquelle und Pressenkolben einen Treibapparat oder Druckübersetzer (Treiber) zwischenzuschalten. Dieser hat die Aufgabe, die von der Flüssigkeitsquelle zugeführte Arbeit gleichmäßig auf mehrere Preßkolben zu verteilen, so daß sich diese Preßkolben mit gleichem Weg und gleicher Kraft bev/egen.

Der Treiber kann mit Primärkolben und starr gekuppeltem Sekundärkolben ausgebildet werden, etwa wie in der DT-PS 727 3^7 dargestellt. Zweckmäßiger ist es, die Sekundärseite als Stufenkolben, etwa wie in der DT-AS 1 004 895, auszubilden und die Primärseite gleich anzusetzen, da hiebei Leckschäden nach außen vermieden werden.

Jedem Sekundärraum wird ein Preßkolben zugeordnet. Besonders bei Schmiedemaschinen mit gegenläufigen gleichartigen Preßkolben werden die wirksamen Kolbenfläcnen der

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Preßkolben untereinander gleich sein. Zur Erzielung gleicher Geschwindigkeit der Preßkolben müssen demnach auch die wirksamen Kolbenflächen der Sekundärseite des Treibers untereinander gleich sein_o

Bei dieser Lösung mit Treiber können eine oder mehrere parallel geschaltete Pumpen, vorzugsweise handelsübliche rasch laufende Pumpen, als Hochdruckflüssigkeitsquelle verwendet werden, deren Toleranz im Förderstrom ohne Bedeutung bleibt.

Wird, die Kolbenfläche der Primärseite zur Gänze in Sekundärflächen entsprechend der Zahl der Preßkolben zerlegt, so bleibt der Arbeitsdruck gleich. Es ist jedoch von Vorteil, den Druck zu erhöhen, dadurch, daß ein Teil der Primärkolbenfläche der freien Atmosphäre, bei einem Stufenkolben etwa durch eine hinausgeführte Kolbenstange, gegenübersteht. Damit wird erreicht, daß der Arbeitsdruck hinter den Preßkolben noch höher als der Pumpendruck ist,· was keine Schwierigkeit macht, da dieser Druck nicht gesteuert wird. Der Treiber kann unmittelbar neben dem Preßkolben angeordnet werden, da er, besonders mit Stufenkolben, keine oder nur eine gut dichtende Leckstelle entlang der Kolbenstange aufweist. Die Verbindungsleitungen zu den Preßkolben und damit die pulsierenden Flüssigkeitssäulen sind kurz.

Nach dem Stand der Technik wird die Primärseite ebenfalls pulsierend beaufschlagt, wobei die Zufuhrleitungen relativ lang sind,'da die Hochdruckflüssigkeitsquelle aus Sicherheitsgründen nicht neben der Presse mit den heißen Schmiedestücken aufzustellen ist. Die relativ langen Leitungen ergeben pulsierende Flüssigkeitsströme, gleichgültig ob der Förderstrom der Pumpe selbst pulsiert oder der Förderstrom in der Leitung abgesteuert wird.

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Diese vorstehend beschriebene Lösung soll nun dadurch verbessert werden, daß für eine bestimmte Arbeitsgeschwindigkeit der Preßkolben ein konstanter Förderstrom in den relativ langen Leitungen zwischen der Hochdruckflüssigkeitsquelle und der Primärseite des Treibers fließt, was erfindungsgemäß dadurch erreicht wird, daß die Primärseite des Treibers, der Arbeitsraum, bei vorgegebener Arbeitsgeschwindigkeit der Preßkolben mit einem konstanten Strom, der ungesteuerten Arbeitsflüssigkeit gespeist und mit einem gesteuerten Absperrventil abgesteuert ist. Bei geschlossenem Ventil werden der Treiberkolben und damit die Presskolben in Arbeitsrichtung vorbewegt. Bei offenem Ventil drücken die unter konstantem Druck stehenden Rückholzylinder, bei doppelwirkendem Preßkolben, die Rückholseite derselben, die Preßkolben und damit den Treiberkolben in die entgegengesetzte Richtung. Durch das Ventil fließt hiebei die verdrängte Flüssigkeitsmenge zusammen mit dem Förderström der Pumpe ab.

Hiebei arbeitet die Pumpe mit konstanter Förderung jedoch immer nur mit dem tatsächlich für das Schmieden notwendigen Arbeitsdruck. Während des Leerhubes in Arbeitsrichtung vor Berührung mit dem Werkstück ist nur gegen den Druck in den Rückholzylindern zu arbeiten, während des Rückhubes arbeitet die Pumpe drucklos. Die Antriebsleistung wird also so klein wie möglich gehalten.

Das Umsteuern in den Endlagen wird vom Weg der Preßkolben mechanisch, elektrisch, elektronisch oder photo« elektrisch in zweckmäßiger bekannter Weise abgeleitet. Damit kann die Hubgröße und Hublage bestimmt werden.

Die Änderung der Arbeitsgeschwindigkeit des Treiberkolbens und damit der Preßkolben erfolgt erfindungsgemäß durch Änderung des Förderstromes von der Hochdruck-

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flüssigkeitsquelle. Die Rückzugsgeschwindigkeit ist immer gleich. Mit der geänderten Arbeitsgeschwindigkeit ändert sich bei gegebener Hubgröße auch die'Taktzahl für das Schmieden. Für die Änderung des Förderstromes einer Pumpe sind eine Reihe von Lösungen bekannt.

Durch kleine, aber doch ungleiche Leckölaustritte können nach mehreren Hüben unterschiedliche Hublagen der Preßkolben auftreten. Wenn dies durch entsprechende Maß- und Anzeigeeinrichtungen erkannt wird, oder auch automatisch nach einer bestimmten Zahl von Hüben, werden erfindungsgemäß die pruckräume zwischen Stufenkolben und Preßkolben gespült. Hiezu wird das Absperrventil geöffnet, alle Kolben gehen in die Endlage entgegen der Arbeitsrichtunge Nun wird Flüssigkeit unter niederem Druck in die Druckräume auf der einen Seite _s z*B_e in die Sekundärdruckräume des Stufenkolbens, über¹ Ventile gedruckt und"auf der' anderen Seite, z.B, aus den Druckräumen der Preßkolben, über gesteuerte Rückschlagventile abgelassen. Alle Kolben gehen dabei.bis zum Anliegen an innere Anschläge zurück, womit die Preßkolben wieder untereinander relativ gleiche Lage einnehmen. Durch das Spülen wird in den abgeschlossenen Druckräumen außerdem das durch den pulsierenden Druck erwärmte Öl durch frisches ersetzt.

Wesentlich ist für die Erfindung die Ausbildung des gesteuerten Absperrventils, da durch dieses, große Flüssigkeitsmengen rasch abfließen müssen. Es wird daher erfindungsgemäß direkt in die Wandung des Arbeitsraumes des Treibers eingesetzt. Zur Vermeidung von Lecköl kann nach einem weiteren Merkmal der Erfindung der Ventilkörper in einen unmittelbar an den Arbeitsraum anschließenden Hilfsraum gesetzt und in diesem geführt werden.

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Da es ferner unzweckmäßig ist, für Hilfszwecke, wie Rückholen der Preßkolben, Steuern des Absperrvontiles, Spülen, Arbeitsflüssigkeit unter dem honen Druck der Hauptpumpe beizustellen, wird erfinaungsgemäß iiiezu ein niederes Druckniveau gewählt, wobei dieses Drucknetz separat gespeist wird*

Um zu verhindern, daß das Absperrventil in dieser einfachen Ausführung vom hohen Druck im Arbeitsraum des Treibers aufgedrückt wird, erhält der Ventilkörper eine Drosselbohrung. V/ird der Arbeitsdruck im Treiber höher als der Steuerdruck des Ventils, so tritt der hohe Druck auf die andre Seite des Ventilskörpers über, das Rückschlagventil in der Steuerleitung schließt, und es tritt Druckausgleich ein. Das Ventil bleibt durch die Anpreßkraft bei unterschiedlichen Dichtflächen gegen den Hilfsraum oder mittels einer zusätzlichen Feder geschlossen.

Weitere Merkmale der Erfindung werden im folgenden an Hand der Zeichnung erläutert, die ein Ausführungsbeispiel mit zwei Preßkolben in vereinfachter Darstellung zeigt« Die Spülleitungen sind der Übersicht halber nicht dargestellt.

Die Presse ist mit zwei Preßkolben AK dargestellt, die im vorliegenden Falle vorzugsweise als Stufenkolben ausgebildet sind. Die Räume auf der kleinen Kolbenseite F sind untereinander verbunden und stehen unter konstantem Druck aus einem Niederdrucknetz. Nahe an den Preßzylindern sind in den Niederdruckleitungen Druckspeicher vorgesehen. Die Preßkolben haben gleichen Durchmesser. Die Druckräume auf der großen Korbenseite, BP und CP, sind mit je einem Druckraum, BT und CT, des Stufenzylinders des Treibers verbunden. In diesem Stufenzylinder ist ein Stufenkolben frei verschiebbar. Die beiden Abschnitte BT und CT sind durch

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den Stufenkolben voneinander getrennt. Die wirksamen Querschnittsflächen der Druckräume (BT, CT) stehen zueinander im gleichen Verhältnis wie die wirksamen Kolbenflächen der Preßkolben (AK) vorzugsweise jedoch können, wie im vorliegenden Falle, durch entsprechende Wahl der Durchmesser fläciiengleiche, wirksame Kolbenflächen vorgesehen sein.

Der auf der Primärseite des Stufenkolbens befindliche Zylinderraum mit der vollen Kolbenfläche, der Arbeitsraum A, wird von der Hauptpumpenanlage Pumpe P mit Druckflüssigkeit konstant versorgt. Die Pumpe P saugt aus einem Ölbehälter durch die Ansaugleitung Lp an.

Der Arbeitsraum A hat in seiner Rückwand eine Durchbrechung T, die als Ventilsitz für einen topfartigen Ventilkörper VK ausgebildet ist. Dieser Ventilkörper VK ist über etwa die Hälfte seiner Länge in einem zylindrischen Fortsatz des Zylinders des Treibers dichtend geführt.

Der Hilfsraum D, den der Ventilkörper durchsetzt, steht über eine Rückölleitung L^ mit einem Vorratsbehälter und damit mit der Außenluft in Verbindung, Der Innenraum E des Ventilkörpers und damit die Steuerleitung L, stehen über eine Drosselbohrung B im Boden des Ventilkörpers VK mit dem Arbeitsraum A in dauernder Verbindung, Eine Feder M ist bestrebt, das Absperrventil geschlossen zu halten.

Das Absperrventil, das heißt der Ventilkörper VK, wird von einer Schalteinheit Sch gesteuert. In der. gezeichneten Stellung des Steuerschiebers St ist der Raum E über die Leitung L^ mit dem Hilfsraum D und damit mit der Atmosphäre verbunden; das Ventil ist geöffnet. In der nach links verschobenen Stellung des Steuerschiebers St ist der Raum E mit dem Niederdrucknetz L₅ verbunden; das Ventil ist geschlossen. Steigt hiebei der Druck im Arbeitsraum A über den Netzdruck an, so schließt das Rückschlagventil R.

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Der Steuerschieber St wird durch das magnetelektrische Vor steuerventil V über die Steuerkolben KS,. und KS₂ in die beiden Stellungen verschoben« Die Impulsgebung des Vorsteuerventils erfolgt von den Preßkolben AK.

In diesem Zusammenhang nicht beschrieben sind selbstverständlich Zusatzeinrichtungen, wie Speicherdruckventile, Überdrucksicherungen u.dgl.

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Claims

Patentansprüche:

M.j Gleichlauf steuerung für hydraulische Pressen mit mehreren Preßkolben und einem zwischen die Hochdruckflüssigkeitsquelle und die Druckräume der Preßkolben zwischengeschalteten Treiber, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärseite des Treibers, der Arbeitsraum (A), bei vorgegebener Arbeitsgeschwindigkeit der Preßkolben (AK) mit einem konstanten Strom der ungesteuerten Arbeitsflüssigkeit gespeist und mit einem gesteuerten Absperrventil (VK) abgesteuert ist.

Z. Gleichlaufsteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zur Änderung des Förderstromes der Arbeitsflüssigkeit und damit der Geschwindigkeit bzw. der Taktzeit der Preßkolben (AK) vorgesehen ist*

3. Gleichlaufsteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Sicherung der Gleichlage der Preßkolben (AK) die Druckräume zwischen den Preßkolben (AK) und dem Stufenkolben in der abgesteuerten Endlage derselben mit Druckflüssigkeit spülbar, und die Preßkolben (AK) hiebei gegen Anschläge drückbar sind,

4. Gleichlaufsteuerung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung vorgesehen ist, welche es ermöglicht das Spülen solange vorzunehmen, daß die in den Druckräumen erwärmte Arbeitsflüssigkeit vollkommen ausgespült und durch neue Arbeitsflüssigkeit ersetzt ist,

5. Gleichlaufsteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das gesteuerte Absperrventil (VK) in die Wandung (T) des Arbeitsraumes (A) des Treibers eingebaut ist.

6. Gleichlaufsteuerung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper des-Absperrventils (VK)

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in einem Hilfsraum (D). angeordnet ist, eier unmittelbar an den Arbeitsraum (A) des Treibers anschließt, und daß der Ventilkörper an seinem vom Arbeitsraum abgewandten Ende in einem zylindrischen Fortsatz des Hilfsraumes (D) dichtend geführt ist, in den die Steuerleitung (L^) mündet»

7. Gleichlaufsteuerung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung des Absperrventils .(VK) mit Druckflüssigkeit geringeren Druckes als von der Hochdruckflüssigkeitsquelle (P) kommend erfolgt, daß der Ventilkörper des Absperrventils (VK) eine den Arbeitsraum (A) mit der Steuerleitung verbindende Drosselbohrung (B) aufweist und daß in der Steuerleitung (L-,) ein Rückschlagventil (R) angeordnet ist»

8. Gleichlaufsteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Arbeitsflüssigkeit verschiedene dem jeweiligen Zweck angepaßte Druckniveaus vorgesehen sind, und zwar Höchstdruck für die Druckseite der Presskolben (BP, CP usw.) und der Teilräume (BT, CT usw.) des Stufenkolbens, Hochdruck für die Flüssigkeitsquelle (P) und den Arbeitsraum (A) des Treibers, sowie Niederdruck für die Hilfseinrichtungen wie Steuerung des Absperrventils, Rückziehen der Presskolben (AK) und Spülen.

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