DE2645849A1

DE2645849A1 - Hydraulisch angetriebene presse

Info

Publication number: DE2645849A1
Application number: DE19762645849
Authority: DE
Inventors: Ernst Linder; Kurt Thut
Original assignee: OSTERWALDER AG
Current assignee: OSTERWALDER AG
Priority date: 1976-10-11
Filing date: 1976-10-11
Publication date: 1978-04-13
Also published as: US4116122A; FR2366930A1

Description

u,v. rc. j-,;.,.. -_ch,,_e

Qsterwalder AG, Lyss (Schweiz)

Hydraulisch angetriebene Presse

Die Erfindung betrifft eine hydraulisch angetriebene Presse zum Prägen, Biegen, Stanzen, insbesondere zum Feinstanzen, mit einem in einem Ständer geführten Stössel, der über Druckräume und einen Kolben an dem Ständer abgestützt ist, wobei die Druckräume mindestens einen Betätigungsdruckraum und einen
Gegendruckraum umfassen.

Beim Feinstanzen ist es ausserordentlich wichtig, dass sich der Stössel während des Schneidvorganges gleichmassig bewegt, da sonst die Schneidfläche nicht sauber wird und die Standzeit der Werkzeuge geringer wird.

Bei den bis heute bekannten Feinstanzpressen wird die gewünschte Schnittgeschwindigkeit dadurch erzeugt, dass
mittels der Pumpe oder eines Mengenreglers eine bestimmte OeI-menge in den Stanzzylinder gedrückt wird.

Die Erfahrung hat nun gezeigt, dass die Geschwindigkeit des Stössels nicht konstant gehalten werden kann, weil sich die Kräfte, welche auf den Stössel wirken, während
des Schneidvorganges durch kleiner werden der Schnittkräfte und und Materialverfestigung laufend ändern und infolge der hydraulischen Federung durch Einfedern und wieder Entspannen der

./, 08 _{30 833}

Oelsäule im Zylinder am Stössel Verzögerungen und Beschleunigungen auftreten. Es ist deshalb notwendig, die Schnittgeschwindigkeit so klein zu wählen, dass die Geschwindigkeitsänderungen nur mehr geringen Einfluss auf die Güte der Teile und die Standzeit der Werkzeuge haben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine hydraulisch angetriebene Feinstanzpresse zu schaffen, deren Stössel sich in genau kontrollierter Weise bewegt, wobei die Geschwindigkeit konstant sein kann oder nach einer vorgegebenen Kurve verläuft.

Es ist bereits eine hydraulisch angetriebene

Presse bekannt (DT-AS 1 427 403), bei der ausser einem Betätigungsdruckraum ein Gegendruckraum vorgesehen ist, der der Arbeitsbewegung einen zum Schnittwiderstand des Werkstückes hinzukommenden hydraulischen Widerstand entgegensetzt. Dieser hydraulische Widerstand ist aber nicht in gewünschter Weise an allen Phasen der Schrittbewegung anpassbar, so dass eine kontrollierte Geschwindigkeit der Stösselbewegung nicht realisierbar ist.

Zur Lösung der Aufgabe wird erfindungsgemäss vorgeschlagen, dass Einrichtungen zum Messen bzw. Bestimmen des Stösselweges und der Stösselgeschwindigkeit sowie der geförderten Druckmittelmenge und eine Regeleinrichtung zur Regelung der Stösselbewegung in Abhängigkeit von den genannten Messwerten vorgesehen ist. Es werden also laufend die Stösselgeschwindigkeit und der Stösselweg (Ist-Werte) gemessen bzw. bestimmt und mit entsprechend vorgegebenen Grossen (Soll-Werten) über einen Soll-, Istwertvergleich verglichen und auftretende Regelabweichungen korrigiert.

Als Stellvorrichtung zu Beeinflussung der zu den Druckräumen geförderten Druckmittelmehge und damit der Stösselbewegung wird ein Servo-Ventil verwendet, das gegenüber normalen Schieberventilen den Vorteil hat, dass die Reaktionszeit nur Bruchteile einer Sekunde beträgt.

80 98^57 0 408

Mit der Presse nach der Erfindung lässt sich bei genauester Wegsteuerung ohne Gefahr für die Matrize und den Stempel schneller arbeiten als mit bekannten Pressen.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich

aus der nachfolgenden Beschreibung von drei in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen.

In den Zeichnungen ist in Fig. 1-3 je ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Vorrichtung in einem Schema dargestellt.

In Fig. 1 sind ein Pressenständer einer hydraulischen Presse mit 1 und ein Stössel mit 2 bezeichnet. Der Stössel 2 ist als dreifachwirkender Zylinder ausgebildet und über einen Kolben 3 am Ständer 1 abgestützt. Im Zylinder 2 befinden sich Druckräume 5,6 und 7, welche über Leitungen 5',6'₃. 7' mit Druckmittel versorgt werden.

Am Stössel 2 befindet sich ein Anschlag 4, welcher zusammen mit einer Anschlagfläche 4a, welche sich am Kolben 3 befindet, die Endlage des Stössels 2 bestimmt. Am Stössel 2 ist ein Schaltarm 10 angebracht, welcher bei Erreichen der Endlage einen am Ständer 1 angebrachten Endschalter betätigt, welcher nach einer kurzen Haltezeit den Rücklauf des Stössels einleitet.

Zwischen Kolben 3 und Stössel 2 sind ein Wegmesser 8 und ein Geschwindigkeitsmesser 9 eingeschaltet. In einer Abzweigung von der Leitung 5' ist ein Ventil 12 vorgesehen, über welches die Leitung 6' mit Druckmittel gespeist wird. Die Leitung 6' ist über ein Füllventil 13 mit dem Tank verbunden. Die Leitungen 5' und 7' werden über eine einstellbare Pumpe 15 mit Druckmittel gespeist. Der Druckmittelfluss der Pumpe ist in der Weise umsteuerbar, dass entweder die Leitung 5' oder die Leitung 7' mit Druckmittel beaufschlagt ist. Die Pumpe 15 ist von der Taumelscheibenbauart, bei welcher die Winkelstellung der Taumelscheibe massgebend für die geförderte

809815/0408

Druckmitte!menge ist. Diese Winkelstellung ist mittels eines Steuerkolbens 17 veränderbar, der seinerseits von einem Servoventil 18 gesteuert ist. Die Stellung des Steuerkolbens und damit die für die Fördermenge der Pumpe 15 massgebende Winkelstellung der Taumelscheibe wird mittels eines Winkelmessers 19 ständig gemessen. Die für einen bestimmten Arbeitszyklus gewünschten Sollwerte werden über den Programmgeber 20 vorgewählt.

Die vom Wegmesser 8 und dem Geschwindigkeitsmesser 9 abgegebenen Istwerte werden über Verstärker 21 in den Ist-Sollwertvergleichspunkten 22 laufend mit den Sollwerten des Programmgebers verglichen und als korrigierter Sollwert einem weiteren Ist-Sollwert-Vergleichspunkt 23 zugeführt. Im Vergleichspunkt 23 wird der Istwert des Winkelmessers mit dem Sollwert verglichen und als korrigierter Sollwert über einen Verstärker 24 dem Servo-Ventil 18 zugeleitet. Das Servo-Ventil 18 steuert nun den Steuerkolben 17 derart, dass die Pumpe 15 als Druckmittel in gewünschter Weise fördert.

Zu Beginn des Bewegungsablaufes des Stössels 2

wird das Druckmittel durch die Pumpe 15 über die Leitung 5¹ in den Raum 5 gefördert. Die Pumpe 15 wird so geregelt, dass die Istgeschwindigkeit des Stössels 2 mit der durch den Programmgeber 20 vorgegebenen Sollgeschwindigkeit übereinstimmt. Gleichzeitig wird über die Leitung 6¹ und das Füllventil 13 der Druckraum 6 mit Druckmittel gefüllt. Dieser erste Teil des Bewegungsablaufes dient zum Ueberbrücken des Leerhubs. In einem über den Programmgeber vorgewählten und durch die Wegmesseinrichtung kontrollierten Punkt öffnet das Ventil 12, und die Pumpe fördert nun gleichzeitig über die Leitungen 5' und 6' in die Räume 5 und 6. Da der Druck in der Leitung 6' ansteigt, wird das Füllventil 13 geschlossen. Der weitere Bewegungsablauf des Stössels erfolgt nun gemäss der weiteren Vorgabe des Programmgebers. Dieser Teil des Bewegungsablaufes ist der eigentliche Arbeitshub. Durch die Umformung des Werkstückes im nicht dargestellten Werkzeug steigt der Druck in den Räumen 5 und 6 auf einen der

-A-

8098 1 5/040$

Umformung entsprechenden Wert.

Da sich während des Stanzvorganges die Umformung und damit der Widerstand auf den Stössel laufend ändern, ändert sich auch der Druck in den Räumen 5 und 6. Eine Druckänderung würde nun eine unkontrollierte Geschwindigkeitsänderung bewirken. Da nun aber Weg und Geschwindigkeit des Stössels durch den Wegmesser 8 und den Geschwindigkeitsmesser 9 laufend gemessen und mit dem Sollwert verglichen werden, wird durch die kleinste Differenz von Ist- und Sollwert über die Vergleichspunkte 22 und 23 und den Verstärker 24 das Servo-Ventil 18 und damit die Fördermenge der Pumpe 15 derart geregelt, dass sich der Stössel trotz der Druckänderung in den Räumen 5 und 6 in der vom Programmgeber 20 vorgeschriebenen Weise bewegt.

Liegt nun der Anschlag 4 an der Anschlagfläche 4a auf, so hat der Stössel seine Endlage erreicht und der Schaltarm 10 betätigt den Endschalter 11. Nach einer kurzen Haltezeit wird die Pumpe so gesteuert, dass der üruckraum 7 über die Leitung 7' mit dem Druck beaufschlagt und die Räume 5 und 6 entleert werden. Dadurch bewegt sich der Stössel rückwärts, wobei die Geschwindigkeit ebenfalls in der vorstehend beschriebenen Weise geregelt wird. Hat der Stössel 2 die durch den Programmgeber 20 vorgewählte untere Endlage erreicht, so wird nach einer gewissen Haltezeit der nächste Hub eingeleitet.

Die Ausführung nach Fig. 2 unterscheidet sich

von derjenigen nach Fig. 1 dadurch, dass zur Steuerung des Druckmittels eine Pumpe 28 mit Druckspeicher 29 und Sicherheitsventil 30 sowie ein Servomotor 25, ein Servo-Ventil 27 und ein Wegmesser 26 eingesetzt sind.

Die Pumpe 28 und der Druckspeicher 29 sorgen

dafür, dass vor dem Servo-Ventil 27 immer genügend Druckmittel vorhanden ist.

Die am Ist-Soll-Wertvergleichspunkt 23 gebildete Regelabweichung wird über den Verstärker 24 dem Servo-Motor 25 zugeleitet, welcher den Kolben des Servo-Ventils 27 so

8098 15/0406

steuert, dass die gewünschte Oelmenge in die gewünschte Leitung 5^! oder 6' geleitet wird. Der Wegmesser 26 misst die Stellung des Kolbens im Servo-Ventil 27 und leitet das Messsignal als Istwert zum Vergleichspunkt 23 weiter. Im Vergleichspunkt 23 werden Ist- und Sollwert miteinander verglichen und als neuer Sollwert dem Servo-Motor 25 zugeleitet.

Die Ausführung nach Fig. 3 unterscheidet sich

von derjenigen nach Fig. 1 und 2 dadurch, dass die Geschwindigkeit nicht direkt über einen Geschwindigkeitsmesser bestimmt wird, sondern von einem Rechner, welcher Bestandteil des Programmgebers 20 ist, durch Division der vom Wegmesser 8 gemessenen Werte durch die Zeit, ermittelt wird.

Dipl. ι-.·= L '"!er l.-ir.f. K. - ■-■-cl-.ke

8 München i,.., ί L·. H-, . .o 34

809815/0406

Claims

Π-T.r-= ·.

Dipl. ' ■■ ' ■ ' ^:r Dlpi.-im. i.- - ■ · V -^;O

Patentansprüche

( 1.)Hydraulisch angetriebene Presse zum Prägen, Biegen, Stanzen, insbesondere Feinstanzen, mit einem in einem Ständer geführten Stössel, der über Druckräume und einen Kolben an dem Ständer abgestützt ist, wobei die Druckräume mindestens einen Betätigungsdruckraum und einen Gegendruckraum umfassen, die durch eine Pumpe oder dgl. mit Druckmittel versorgt werden, dadurch gekennzeichnet, dass Einrichtungen zum Messen bzw. Bestimmen des Stösselweges und der Stösselgeschwindigkeit sowie der geförderten Druckmittelmenge und eine Regeleinrichtung zum Regeln der Stösselbewegung in Abhängigkeit von den genannten Messwerten vorgesehen sind.
2. Presse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (3) am Ständer (1) abgestützt ist, und dass die Regeleinrichtung einen Programmgeber (20) umfasst, in dem für Weg und Geschwindigkeit Sollwerte speicherbar sind, die an Soll-Istwert-Vergleichstellen (22) mit den genannten Messwerten vergleichbar sind, sowie eine weitere Soll-Istwert-Vergleichsstelle (23) , der als Eingangsgrösse die zusammengefassten Ausgangssignale der zuerst genannten Soll-Istwert-Vergleichsstelle (22) und als zweite Eingangsgrösse ein Messwert für die zu den Druckräumen geförderten Druckmittelmenge zugeführt wird, und dass die Ausgangsgrösse (Regelabweichung) der weiteren Soll-Istwert-Vergleichsstelle (23) auf eine Stellvorrichtung (18; 25) zum Verstellen der geförderten Druckmittelmenge der Pumpe wirkt.
3. Presse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (15) von der Taumelscheibenbauart ist und dass die Stellvorrichtung einen Steuerkolben (18) umfasst,

80 98 1757 OAO6

mittels dem die Winkelstellung der Taumelscheibe der Pumpe veränderbar ist, die mittels einer Winkelmesseinrichtung (19) gemessen wird.
4. Presse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellvorrichtung einen Servo-Motor (25) umfasst, der auf einen von der Pumpe (28) gespeisten Steuerschieber (27) zum Dosieren der Fördermenge der Pumpe wirkt, und dass die Stellung des Steuerschiebers mittels einer Wegmesseinrichtung (26) gemessen wird.
5. Presse nach einem der Ansprüche 1 bis 4,

dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (3) ein dreifachwirkender Kolben ist und in einer Zylinderausnehmung.

Pi(r- .:-,(.?; ill

Dipl. Irr! ·■-. Γ Apr

Dip¹· ^!-r.a. ■·. :· ¹f^

ϋπ.ί, .. 4.·. u ..φΛΜ/_Λ 34

809 3 15/0/4