DE2628875C2

DE2628875C2 - Pneumatically operated friction clutch and brake combination as well as their operating device consisting of compressed air tanks, control valves and pipelines, in particular on forming machines and scissors

Info

Publication number: DE2628875C2
Application number: DE19762628875
Authority: DE
Inventors: Joachim Dipl.-Ing. Kreisl; Helmut Müller; Peter DDR 5000 Erfurt Perko; Wieland Dipl.-Ing. Petter
Original assignee: Umformtechnik Herbert Warnke VEB
Current assignee: Umformtechnik Erfurt GmbH
Priority date: 1975-08-22
Filing date: 1976-06-26
Publication date: 1984-03-22
Also published as: FR2321636B1; GB1554752A; FR2321636A1; JPS5911780B2; DD121163A1; SU819440A1; BR7605503A; JPS5225961A; DE2628875A1; IT1121671B

Description

Die Erfindung betrifft eine pneumatisch betätigte Reibungskupplungs- und -bremskombination sowie deren aus Druckluftbehälter, Steuerventilen und Rohrleitungen bestehende Betätigungsvorrichtung, insbesondere an Umformmaschinen und Scheren, bei denen im Kupplungs- und Bremszylinder geführte und durch Druckluft beaufschlagte Kolben die beweglichen Kupplungs- und Bremsteile in die jeweilige Schließ- bzw. Öffnungsstellung bewegen.The invention relates to a pneumatically operated friction clutch and brake combination as well their actuating device consisting of compressed air tanks, control valves and pipelines, in particular on forming machines and scissors, where the clutch and brake cylinder are guided and through Pistons pressurized with compressed air push the moving clutch and brake parts into the respective locking or Move open position.

In der Regel sind pneumatisch betätigte Kupplungen und Bremsen an Umformmaschinen und Scheren zur Gewährleistung eines sicheren Schaltrhythmus so ausgeführt, daß bei nahezu gleichem Luftdruck die Bremse tost und die Kupplung schließt. Bei den bisherigen Ausführungen war es zweckmäßig, diesen Luftdruckwert auf ca. die Hälfte des Betriebsdruckes festzulegen. Es sind Lösungen bekannt, bei denen sich nach dem Abheben des Bremskolbens der volle Betriebsdruck im Bremszylinderraum aufbaut. Bei Ausführungen dieser Art bleibt ein erheblicher Anteil der Druckluftenergie in Kupplung und Bremse ungenutzt, der radiale Platzbedarf und damit der Material- und Fertigungsaufwand sind sehr groß und bei NotstopAs a rule, pneumatically operated clutches and brakes are used on metal forming machines and scissors Ensuring a safe switching rhythm is carried out in such a way that the The brake roars and the clutch closes. In the previous statements, it was appropriate to use this Set the air pressure value to about half of the operating pressure. There are known solutions in which after lifting the brake piston, the full operating pressure builds up in the brake cylinder chamber. at This type of design leaves a significant proportion of the compressed air energy in the clutch and brake unused, the radial space requirement and thus the material and production costs are very large and in the event of an emergency stop

hO wird auf Grund des großen Luftvoiumens keine minimale Bremszeit erreicht Es ist eine weitere Ausführung bekannt, bei der zur Minderung der genannten Nachteile während des gesamten Stößelhubes der Druck im Bremszylinder auf einen Luftdruckwert begrenzt wird, der zum Lösen der Bremse erforderlich ist. Dadurch wird der Druckluftverbrauch reduziert, jedoch werden die Entlüftungszeiten auf Grund der ungünstigen Entspannungscharaktetlstik von Luft im unteren Druckbereich nicht wesentlich kürzer und vor allem vermindert sich nicht der relativ große Platzbedarf sowie der Material- und Fertigungsaufwand. Um Schäden, insbesondere an Hochleistungspressen zu vermeiden, wurden Lösungen geschaffen, mit denen die zulässigen Belastungsgrenzen der Antriebselemente nicht überschritten werden. Bei einer bekannten Lösung wird für den Einschaltvorgang durch eine Steuerung mit zwei Druckstufen erreicht, daß in der ersten Stufe eine verminderte Beschleunigung des Antriebs erfolgt, während in der zweiten Stufe durch Druckerhöhung das Nennmoment erzeugt wird. Hierbei wird das Zuschalten der zweiten Druckstufe in Abhängigkeit der Schließstellung des Kupplungskolbens erreicht. Bei dieser Lösung ist die wegabhängige Signalgabe vom rotierenden Kupplungskolben kompliziert und damit störanfällig. Zur Schonung der Elemente im Ausschaltprozeß sind Lösungen bekannt, bei denen mit Hilfe eines reduzierten Ausströmquerschnittes, der steuerbar ist, oder eines in der Auslaßleitung des Bremszylinders angeordneten Behälters der Druckluftabbau im Normalbetrieb gegenüber dem Druckluftabbau beim Nothalt verzögert wird. Diese Lösungen haben den Nachteil, daß trotz des verzögerten Druckluftabbaues im Normarhalt in jedem Fall das maximale Bremsmoment erzeugt wird. Daraus resultiert ein hoher Verbrauch an ungenutzter Druckluftenergie. hO is due to the large Luftvoiumens not reach minimum braking time it is known a further embodiment, is limited in order to reduce the disadvantages mentioned throughout the ram stroke, the pressure in the brake cylinder to an air pressure value which is required to release the brake. This reduces the compressed air consumption, but the venting times are not significantly shorter due to the unfavorable expansion characteristics of air in the lower pressure range and, above all, the relatively large space requirement and the material and manufacturing costs are not reduced. In order to avoid damage, especially to high-performance presses, solutions were created with which the permissible load limits of the drive elements are not exceeded. In a known solution, a control with two pressure levels achieves for the switch-on process that a reduced acceleration of the drive takes place in the first level, while the nominal torque is generated in the second level by increasing the pressure. The second pressure stage is switched on depending on the closed position of the clutch piston. With this solution, the path-dependent signaling from the rotating clutch piston is complicated and therefore prone to failure. To protect the elements in the switch-off process, solutions are known in which, with the aid of a reduced outflow cross-section, which is controllable, or a container arranged in the outlet line of the brake cylinder, the reduction in compressed air in normal operation is delayed compared with the reduction in compressed air in the event of an emergency stop. These solutions have the disadvantage that, despite the delayed reduction in compressed air in normal stop, the maximum braking torque is generated in each case. This results in a high consumption of unused compressed air energy.

Der Zweck der Erfindung besteht darin, die bekannten Nachteile zu beseitigen und mit vermindertem Material- und Fertigungsaufw^nd eine Kupplungsund Bremseinheit mit geringeren Baumaßen zu schaffen.The purpose of the invention is to eliminate the known drawbacks and with reduced Material and manufacturing costs for a clutch and brake unit with smaller dimensions create.

Die Aufgabe der Erfindung ist es. eine pneumatische betätigte Reibungskupplungs- und -bremskombination sowie deren aus Druckluftbehälter. Steuerventilen und Rohrleitungen bestehende Betätigungsvorrichtung konstruktiv so zu gestalten, daß bei einem stabilen und überschneidungsfreien Schaltrhythmus zwischen Kupplung und Bremse ein verminderter Druckluftverbrauch erforderlich ist, wobei gleichzeitig die Antriebselemente geschont und das Notstopverhalten verbessert werden.It is the object of the invention. a pneumatically operated friction clutch and brake combination as well as from compressed air tanks. Control valves and pipelines existing actuating device constructively to be designed so that with a stable and non-overlapping switching rhythm between the clutch and brake a reduced consumption of compressed air is required, while at the same time the drive elements protected and the emergency stop behavior improved.

Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, daß der Kupplungs- und der Bremskolben als mehrstufiger, vorzugsweise als zweistufiger Kolben sowie der Kupplungs- und der Bremszylinder als Gegenstücke ebenfalls abgestuft ausgebildet sind, wobei der Kupplungskolben abgestufte Kupplungskolbenflächen und der Bremskolben abgestufte Bremskolbenflächen sowie der Kupplungszylinder abgestufte Kupplungszylinderflächen und der Bremszylinder abgestufte Bremszylinderflächen aufweisen und die Kupplungskolbenfläche vom Druckluftbehälter aus mit vollem Betriebsdruck über Leitungen und ein zwischengeschaltetes Steuerventil sowie die Kupplungskolbenfläche vom Druckluftbehälter aus über Leitungen und ein zwischengeschaltetes Steuerventil sowie die Bremskolbenfläche vom Druckluftbehälter aus über Leitungen und ein zwischengeschaltetes Steuerventil sowie die Bremskolbenfläche vom Druckluftbehälter aus über Leitungen und einAccording to the invention this is achieved in that the clutch and brake piston as a multi-stage, preferably as a two-stage piston and the clutch and brake cylinders as counterparts are also formed stepped, the clutch piston and stepped clutch piston surfaces the brake piston has graduated brake piston surfaces and the clutch cylinder has graduated clutch cylinder surfaces and the brake cylinder has stepped brake cylinder surfaces and the clutch piston surface from the compressed air tank with full operating pressure via lines and an interposed control valve as well as the clutch piston surface from the compressed air tank via lines and an interposed one Control valve and the brake piston surface from the compressed air tank via lines and an interposed one Control valve and the brake piston surface from the compressed air tank via lines and a

zwischengeschaltetes Steuerventil mit Druckluft unabhängig voneinander beaufschlagbar sind. Weiterhin sind die mehrstufiger!, vorzugsweise als zweistufig ausgebildeten Kupplung?- und Bremszylinder auch als Zylinder in Tandemanordnung, Teleskopzylinder und unabhän-' gig voneinander angeordnete Zylinder ausführbar.intermediate control valve can be acted upon with compressed air independently of one another. Furthermore are the multi-stage !, preferably designed as two-stage Clutch and brake cylinders also as cylinders in tandem, telescopic cylinders and independent gigantic cylinders arranged from one another can be executed.

Der Vorteil der Erfindung besteht in der Realisierung einer Kupplungs- und Bremseinheit mit geringem radialen Platzbedarf, durch die bei stabilem Schaltrhythmus der Luftverbrauch erheblich gesenkt wird, die Entlüftungszeitem bei Notstop reduziert und bei Normalbetrieb die Antriebselemente geschont werden.The advantage of the invention consists in the implementation a clutch and brake unit with little radial space requirement, thanks to which with a stable switching rhythm the air consumption is considerably reduced, the ventilation times in the event of an emergency stop and in Normal operation the drive elements are spared.

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Die Zeichnung zeigt ι'The invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment. The drawing shows ι '

F i g. 1 schenuitische Darstellung.F i g. 1 Schenuit representation.

Der Kupplungskolben 3 ist vorzugsweise als ein Zweistufenkolben mit Kupplungskolbenflächen 5 und 6 ausgebildet sowie im Kupplungszylinder 1 geführt und durch Druckfedern 22 in Öffnungsstellung gehalten. Der Kupplungszylinder 1 ist zum Kupplungskolben 3 als Gegenstück ausgebildet und mit Kuppliingszylinderflächen 7 und 8 versehen, jeder Zyiinderraum besitzt einen Druckluftanschluß. An der Kupplungszylinder riäche 7 ist eine Leitung 14a angeschlossen, die über ein Steuerventil 15 und eine Leitung 14 mit dem Druckluftbehälter 13 verbunden ist, während an der Kupplungszylinderfläche 8 eine Leitung 16a angeschlossen ist. die über -ein Steuerventil 17 und eine Leitung 16 mit dem Drucfcluftbehälter 13 verbunden ist Der in Bremskolben 4 ist ebenfalls als Zweistufenkolben mit Dremskolbenflächen 9 und 10 ausgebildet, der im Bremszylinder 2, der als Gegenstück zu dem Bremskolben 4 mit Bremszylinderflächen 11 und 12 versehen ist, geführt und durch Druckfedern 23 in Schließstellung ii gehalten wird, die das volle Bremsmoment erzeugen. Die beiden Zyliriderräume besitzen ebenfalls getrennte Druckluftanschlüsse. An der Bremszylinderfläche 11 ist eine Leitung 18a angeschlossen, die über ein Steuerventil 19 und eine Leitung 18 mit dem Druckluftbehälter 13 -»ο verbunden ist, während an der Bremszylinderfläche 12 eine Leitung IQa angeschlossen ist, die über ein Steuerventil 21 und eine Leitung 20 mit dem Druckluftbehälter 13 verbunden ist.The clutch piston 3 is preferably designed as a two-stage piston with clutch piston surfaces 5 and 6 and is guided in the clutch cylinder 1 and held in the open position by compression springs 22. The clutch cylinder 1 is designed as a counterpart to the clutch piston 3 and is provided with clutch cylinder surfaces 7 and 8; each cylinder space has a compressed air connection. A line 14a is connected to the clutch cylinder surface 7 and is connected to the compressed air tank 13 via a control valve 15 and a line 14, while a line 16a is connected to the clutch cylinder surface 8. which is connected to the pressure air tank 13 via a control valve 17 and a line 16 The brake piston 4 in the brake piston 4 is also designed as a two-stage piston with brake piston surfaces 9 and 10, the one in the brake cylinder 2, which is a counterpart to the brake piston 4 with brake cylinder surfaces 11 and 12 , is guided and held by compression springs 23 in the closed position ii, which generate the full braking torque. The two cylinder chambers also have separate compressed air connections. A line 18a is connected to the brake cylinder surface 11 and is connected to the compressed air tank 13 - »ο via a control valve 19 and a line 18, while a line IQa is connected to the brake cylinder surface 12, which via a control valve 21 and a line 20 with the compressed air tank 13 is connected.

Der Kupplungsvorgang erfolgt, indem nach dem Öffnen der Steuerventile 17 und 19 die Kupplungskolbenfläche 6 der Kupplung und die Bremszyiinderfläche 12 der Bremse mit vollem Betriebsdruck beaufschlagt werden, während das Steuerventil 21 im Normalfall bereits vorher geöffnet und damit die Bremskolbenfläche 9 druckbeaufschlagt war. Durch Oberwinden der Kraft der Druckfedern 23 wird die Bremse gelöst, während der Kupplungskolben 3 die Kraft der Druckfedern 22 überwindet und beide Kupplungshälften reibschlüssig miteinander verbindet, bis Haftreibung eingetreten ist, die ausreicht, die Kupplungswelle 24 zu beschleunigen. Anschließend wird zum Beispiel durch Steuerkurven oder zeitabhängig das Steuerventil 15 geöffnet, infolgedessen die Kupplungskolbenfläche 5 mit Betriebsdruck beaufschlagt wird. Dadurch erhöht sich die Reibkraft zwischen den Kupplungshälften, das Nennkupplungsmoment wird erreicht, das zur Ausführung des Arbeitsvorganges erforderlich ist. Nach Beendigung des Arbeitsvorganges wird Jas Steuerventil 15 wieder geschlossen, die Kuppiungsko'benflächc 5 damit druckentlastet Mit vermindertem Kupplungsmoment wird der Stößel in die Ausgangslage gebracht und dort durch Schließen der Steuerventile 17 und 19. wobei die Kupplung durch die Druckfedern 22 gelöst und die Bremse durch die Druckfedern 23 eingerückt wird, stillgesetzt Dabei wirkt nur ein relativ niedriges Bremsmoment weil über das geöffnete Steuerventil 21 nach wie vor die Bremskolbenfläche 9 druckbeaufschlagt ist, wodurch ein Teil der wirkenden Kraft der Druckfedern 23 aufgehoben wird. Nur im Gefahrenfall, bei Nothalt im Abwärtsgang, z. B, des Pressenstößels, werden die vier Steuerventile 15, 16, 19 und 21 gleichzeitig geschlossen, infolgedessen in kürzester Zeit der Druckabbau in allen Zylinderräumen erfolgt, die Kupplung löst, die Bremse einrückt und das volle Bremsmoment durch die Kraft der Druckfedern 23, die die beiden Bremshälften nun reibschlüssig verbinden, erzeugt wird.The coupling process takes place after opening the control valves 17 and 19 by opening the coupling piston surface 6 of the clutch and the Bremszyiinderfläche 12 of the brake acted upon with full operating pressure are, while the control valve 21 is normally opened beforehand and thus the brake piston area 9 was pressurized. By overcoming the force of the compression springs 23, the brake is released, while the clutch piston 3 overcomes the force of the compression springs 22 and both clutch halves frictionally connects to one another until static friction has occurred that is sufficient to close the clutch shaft 24 accelerate. The control valve 15 is then, for example, controlled by control cams or as a function of time opened, as a result of which the clutch piston surface 5 is subjected to operating pressure. This increases the frictional force between the coupling halves, the nominal coupling torque is reached, the execution of the work process is required. After completion of the work process, Jas becomes a control valve 15 closed again, the coupling surface 5 thus relieved of pressure. With reduced coupling torque, the ram is brought into its starting position and there by closing the control valves 17 and 19. the clutch released by the compression springs 22 and the The brake is engaged by the compression springs 23, stopped. Only a relatively low one acts Braking torque because the brake piston surface 9 is still pressurized via the open control valve 21 is, whereby part of the force acting on the compression springs 23 is canceled. Only in case of danger in the event of an emergency stop in downward gear, e.g. B, of the press ram, the four control valves 15, 16, 19 and 21 are closed simultaneously, as a result, in a very short time the pressure is reduced in all cylinder chambers, the clutch is released, the brake is applied and the full Braking torque through the force of the compression springs 23, which now frictionally connect the two brake halves, is produced.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Friction clutch and brake combination as well as their actuation device consisting of compressed air tanks, control valves and pipelines, especially on forming machines and scissors, in those in the clutch and brake cylinder guided pistons acted upon by compressed air, the moving clutch and brake parts

move into the respective closed or open positions, characterized in that the clutch (3) and brake piston (4) are also graduated as multi-stage, preferably two-stage pistons and the clutch (1) and brake cylinder (2) as counterparts are formed, the clutch piston (3) stepped clutch piston surfaces (5; 6) and the brake piston (4) stepped brake piston surfaces (9; OK) and the clutch cylinder (1) stepped clutch cylinder surfaces (7; 8) and the brake cylinder (2) stepped brake cylinder surfaces (11: 12) and the clutch piston surface (5) from the compressed air tank (13) with full operating pressure via lines (14; 14a) and an interposed control valve (15) and the clutch piston surface r, (6) from the compressed air tank (13) Lines (16; 16a / and an interposed control valve (17) and the brake piston surface (9) from the compressed air tank (13) via lines (18; Ma) and an interposed control valve (19) and the brake piston surface (10) from the compressed air tank (13) via lines (20; 20a) and an interposed control valve (21) ικΛ compressed air can be applied independently of one another.

2. Friction clutch and brake combination j> according to claim 1, characterized in that the multi-stage, preferably two-stage Clutch (1) and brake cylinders (2) also as cylinders in tandem arrangement, telescopic cylinders and cylinders arranged independently of one another can be implemented.