DE2653714B1 - Schnittschlagdaempfungseinrichtung fuer Stanzpressen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schnittschlagdämpfungseinrichtung für Stanzpressen, bei der zwi- so sehen Stößel und Pressentisch mindestens ein hydraulischer Gegendruckzylinder mit einer Entlastungsventilanordnung vorgesehen ist, die von einer Druckregeleinrichtung für den Gegendruckzylinder so betätigbar ist, daß beim Eintritt des Schnittschlages ihr Durchgangsquerschnitt verkleinert ist

Eine solche Einrichtung ist aus der deutschen Offenlegungsschrift 2512 882 bekannt. Dort ist die Druckregeleinrichtung voll in der Stanzpresse untergebracht, und der Regelkreis ist über die Stanzpresse geschlossen. Hierzu ist ein Übertragungsgestänge vorgesehen, welches die beim Stanzvorgang vor dem Werkzeugdurchbruch entstehende Längung des Pressengestelles auf die Entlastungsventilanordnung überträgt. Je größer die Längung ist, um so mehr wird die Ventilanordnung geschlossen.

Hierbei ist zunächst nachteilig, daß die ganze Anordnung relativ aufwendig ist und eine diffizile Justierung der Übertragungsglieder infolge der vergleichsweise nur geringen absoluten Längungen des Pressengestelles erfordert. Weiter ist wegen des direkten Eingriffes in das Pressengestell eine nachträgliche Ausrüstung vorhandener Pressen nur sehr schwierig und kostspielig. Beides trifft auch für eine andere Idee des Erfinders des Gegenstandes dieser Entgegenhaltung zu, wonach die Regelung der Entlastungsventilanordnung durch eine an sich bekannte Kombination aus Dehnungsmeßstreifen, elektronischem Verstärker mit Meßbrücke und elektro-mechanischem oder elektro-hydraulischem Servogerät erfolgen soll.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Einrichtung zur Schnittschlagdämpfung der eingangs genannten Art anzugeben, welche keiner Justierung an der' Presse bedarf, nachträglich leicht bei vorhandenen Pressen aller Art einsetzbar ist, hinsichtlich des Entspannungsvorganges auf einfache Weise einstellbar ist, von Viskositätsschwankungen des Hydrauliköles unabhängig ist, rein hydraulisch-elektronisch arbeitet und sich durch außerordentlich geringen Material- und Montageaufwand auszeichnet.

Die Einrichtung nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Druck-Regeleinrichtung ein autonomer Druckregelkreis ist, bestehend aus einer an dem Druckraum des Gegendruckzylinders angeschlossenen Druckmeßdose, einem von der Druckmeßdose und einer Sollwertquelle beaufschlagten- Soll-Istwertvergleicher, einem von diesem Soll-Istwertvergleicher angesteuerten Verstärker und einem von dem Verstärker gesteuerten, zwischen dem Druckraum des Gegendruckzylinders einerseits und einer Druckflüssigkeits-Speisequelle sowie einem (^vorratsbehälter andererseits eingefügten Proportional-Regelventil, daß der Sollwertgeber eingestellt ist auf einen Druck der Druckflüssigkeit, welcher der zum Ausfahren der Kolbenstange des Gegendruckzylinders benötigten Kraft entspricht, und daß Bestandteil des genannten Regelkreises ein hinsichtlich seiner Zeitkonstante derart bemessenes Integrierglied ist, daß von der Druckmeßdose bemessenes Integrierglied ist, daß von der Druckmeßdose gelieferte langsame Änderungssignale zeitlich unbeeinflußt ausgeregelt werden, vom Werkzeugdurchbruch herrührende schnelle Änderungssignale hingegen zeitlich verzögert ausgeregelt werden nach Maßgabe des genannten Integriergliedes.

In vorteilhafter Ausgestaltung kann das Integrierglied aus einem hinsichtlich seiner Stellgeschwindigkeit aus der Palette marktgängiger Typen ausgewählten Proportional-Regelventil bestehen. Dies wird man immer dann anwenden, wenn die erfindungsgemäße Schnittschlagdämpfungseinrichtung nur bei einer Presse ganz bestimmter Art verwendet werden soll. Soll hingegen die Erfindung bei Pressen unterschiedlicher Antriebsart und/oder Entspannungseigenschaften eingesetzt werden, so wählt man, in vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung, das Integrierglied aus bekannten einstellbaren elektronischen Bauteilen, die dem Regelkreis zugeordnet sind.

Die Erfindung und hernach ihre besonderen Vorteile werden nachstehend anhand der Zeichnung erläutert, welche ein Ausführungsbeispiel veranschaulicht. Es zeigt

F i g. 1 eine hydraulisch angetriebene Presse in schematisierter Darstellung zusammen mit einem Blockschaltbild des Druckregelkreises,

F i g. 2 den Druckverlauf im Gegendruckzylinder über der Zeit,

F i g. 3 das Öffnungsmaß des Proportional-Regelventils über der Zeit,

Fig.4 den Spannungs- bzw. Entspannungsweg des Pressengestells Ober der Zeit

Gemäß F i g. 1 besteht das Pressengestell aus dem Pressenfuß 1, den beiden Säulen 2 und 3 und der Kopftraverse 4. Zwischen den Säulen 2 und 3 befindet sich der Pressentisch 5. Letzterer trägt das Unterwerkzeug 6 und die beiden üblichen Führungsstangen 7 und 8. Auf dem Unterwerkzeug 6 liegt das Werkstück 9, welches ausgestanzt werden solL

In den Säulen und 3 ist in nicht näher bezeichneter Weise der Stößel 10 an Führungsstangen auf- und abbewegbar. Seine Bewegung wird bewirkt durch den hydraulischen Arbeitszylinder 11 mit der Kolbenstange 12, deren Ende im Stößel 10 befestigt ist

Im Stößel 10 sind die beiden Gegendruckzylinder 13 und 14 mit den Kolben 15 und 16 sowie den hydraulischen Druckräumen 17 und 18 eingebaut. Die Kolbenstangen 19 und 20 der genannten Gegendruckzylinder enden in öffnungen 21, 22. Diese fluchten mit den Führungsstangen 7 und 8 im Pressentisch 5. Die Druckräume 17 und 18 sind parallel geschaltet und an eine Leitung 23 angeschlossen. Der Stößel 10 trägt unten das Oberwerkzeug 24.

Mit 25 ist eine Pumpe bezeichnet, weiche aus dem Tank 26 Hydrauliköl anzusaugen vermag. Die Pumpe 25 ist über das Rückschlagventil 27 und das Proportional-Regelventil 28 mit der Leitung 23 zu den Druckräumen 17 und 18 der Gegendruckzylinder 13, 14 verbunden. 3ö Anstelle der Pumpe 25 und dem Tank 26 kann selbstverständlich auch ein zentrales hydraulisches Leitungsnetz vorgesehen sein. Das Proportional-Regelventil 28 hat die Erregerwicklung 29 sowie die Endstellungen 30 und 31. Es kann je nach Polarität und Stärke des an die Wicklung 29 angelegten Stromes beliebige Zwischenstellungen einnehmen oder auch ganz geschlossen sein. Mit 32 ist ein übliches Druckbegrenzungsventil bezeichnet Es ist auf relativ niedrigen Wert eingestellt, zum Beispiel 15 bar. Es dient dazu, das von der Pumpe 25 geförderte öl in den Tank 26 zu leiten, wenn das Proportional-Regelventil 28 geschlossen ist

An die Leitung 23 ist die Druckmeßdose 33 angeschlossen. Sie steht über den Widerstand 34 in Verbindung mit einem Knotenpunkt 35. An letzterem liegt weiterhin der Widerstand 36, der mit de .^ chleifer des Potentiometers 37 verbunden ist Dieses liegt über den Anschluß 38 an einem negativen Potential.

Am Knotenpunkt 35 Hegt der eine Eingang 39 des so Operationsverstärkers 40. Dessen anderer Eingang 41 liegt an Masse. Der Operationsverstärker 40 wirkt hier, wie ersichtlich, als einfacher Verstärker. Sein Ausgang ist mit der Erregerwicklung 29 des Proportional-Regelventils 28 verbunden. Zwischen dem Ausgang des Verstärkers 40 und dem Eingang 39 liegt ein Gegenkopplungsglied aus dem Widerstand 42 und dem einstellbaren oder umschaltbaren Kondensator 43.

Die Druckmeßdose 33, die Widerstände 34 und 36, der Verstärker 40 und das Proportional-Regelventil 28 eo bilden einen Regelkreis für den Druck in der Leitung 23, mit anderen Worten für den Druck in den Räumen 17 und 18 der Gegendruckzylinder 13,14. Die Eingabe des Sollwertes für diesen Regelkreis erfolgt über das Potentiometer 37. Der Istwert wird von der Druckmeßdose 33 geliefert Der Knotenpunkt 35 ist somit der Soll-Istwertvergleicher. Der Kondensator 43 nebst Widerstand 42 ist das Integrierglied im genannten Regelkreis.

Γη den F i g. 2,3 und 4 ist mit 44 der Punkt bezeichnet, wo der Durchbruch des Werkzeuges durch das Werkstück erfolgt. Diese Figuren werden nachstehend im Verlauf der Funktionsbeschreibung des in F i g. 1 gezeigten Ausführungsbeispiels erläutert.

Es wird ausgegangen von einem Zeitpunkt, an dem der Stößel 10 eine oberste Stellung einnimmt und auch die Kolben 15 und 16 ihre oberste Stellung innehaben. Gleichzeitig mit dem Pressenzylinder 11 wird von einer nicht näher erläuterten Steuervorrichtung die Pumpe 25 gestartet. Über das Rückschlagventil 27 und das Proportional-Regelventil 28 werden die Druckräume 17 und 18 der Gegendruckzylinder 13, 14 mit Hydrauliköl gefüllt. Demgemäß fahren die Kolben 19 und 20 dieser Zylinder nach unten hinaus.

Der sich dabei auf der Leitung 23 einstellende Druck wird von dem weiter oben erläuterten Regelkreis auf einem Wert gehalten, welcher gerade ausreicht, um die Reibungswiderstände in den Zylindern 13 und 14 und in dem übrigen Leitungssystem zu. überwinden. Hierzu wird der Istwert des Druckes in der Leitung 23 von der Druckmeßdose 33 in eine Spannung umgeformt und diese über den Widerstand 34 dem Soll-Istwertvergleicher zugeführt, nämlich dem Punkt 35, dem der am Potentiometer 37 eingestellte Sollwert über den Widerstand 36 zugeführt wird. Je nachdem, wie hoch die am Potentiometer eingestellte Sollwertspannung ist, entsprechend hoch ist auch der eingeregelte Druck auf der Leitung 23 und in den Zylindern 13 und 14. Dieser Druck beträgt beispielsweise 10 bar. Dies wird durch die gestrichelte Linie 45 in F i g. 2 veranschaulicht. Dort ist die dem Druck in der Leitung 23 proportionale Spannung Up der Druckmeßdose 33 über der Zeit aufgetragen.

Im weiteren Verlauf der Abwärtsbewegung des Stößels 10 stoßen die Führungsstangen 7 und 8 an die Kolbenstangen 19 und 20 der Gegendruckzylinder 13 und 14 an. Dadurch wird nunmehr öl aus den Räumen 17 und 18 der Gegendruckzylinder 13 und 14 herausgedrückt. Dieses öl fließt über das Ventil 28 in den Tank 26 ab. Durch den weiter oben näher bezeichneten Regelkreis wird bewirkt, daß auch jetzt der Druck in den Räumen 17 und 18 nur den durch das Potentiometer 37 vorgegebenen niedrigen Wert erreichen kann, also beispielsweise die genannten 10 bar, entsprechend der Linie 45 in Fig.2. Sobald nun das Oberwerkzeug 24 das Werkstück 9 durchbrochen hat, lastet die ganze Kraft der Presse und insbesondere die durch die Verspannung des Pressengestelles beim Arbeitshub erzeugte mechanische Spannung schlagartig auf den Gegendruckzylindern 13 und 14. Demzufolge entsteht in den Räumen 17 und 18 schlagartig ein enormer Druck, wie in F i g. 2 durch die steil ansteigende Linie 46 veranschaulicht. Dieser Druck hat beispielsweise einen Wert von 350 bar.

Die bei diesem Druck von der Druckmeßdose 33 abgegebene Spannung würde normalerweise über den genannten Regelkreis das Ventil 28 schlagartig weit öffnen. Dies ist hier jedoch nicht der Fall, weil das Integrierglied 42,43 im Regelkreis vorhanden ist. Dank der somit gegebenen Zeitkonstante dieses Regelkreises wird vielmehr das Ventil 28 erst relativ langsam nach einer e-Funktion geöffnet. Der Druck in den Gegendruckzylindern 13, 14 nimmt daher entsprechend der Linie 47 in Fig.2 langsam ab. In Fig.3 ist das Öffnungsmaß M des Ventils 28 gegenüber der Zeit r aufgetragen. Die Linie 48 zeigt dabei das prozentuale

Öffnungsmaß dieses Ventils bis zum Durchbruch des Werkzeuges 24 durch das Werkstück 9. Wie ersichtlich, ist am Punkt 44, an dem der Durchbruch erfolgt, die Öffnung des Ventils außerordentlich klein und nimmt erst langsam nach der besagten e-Funktion zu. Dies veranschaulicht die Kurve 49.

Der sich über den Arbeitshub der Presse ergebende Spannungs- bzw. Entspannungsweg W des Pressengestells ist in Fig.4 veranschaulicht. Die langsam ansteigende Linie 50 stellt dabei die Verbiegung des Pressengestells bis zum Durchbrach am Punkt 44 dar. Unmittelbar nach dem Durchbruch würde sich bei NichtVorhandensein der Erfindung ein außerordentlich kurzer und harter Entspannungsschlag gemäß dem Kurvenzug 5t einstellen, welcher in Wirklichkeit noch viel größere Anfangsamplituden hat als gezeichnet. Die Zeit, in der dies abläuft, ist sehr kurz und würde etwa 1—3 Millisekunden betragen. Nur der Deutlichkeit halber ist der abklingende Schwingungsverlauf des Entspannungsschlages in F i g. 4 stark auseinandergezogerr dargestellt. Durch den Einsatz der Erfindung wird nun in der eben geschilderten Weise bewirkt, daß diese Entspannung nach einer e-Funktion langsam abklingt. Dies wird durch die Linie 52 veranschaulicht.

Wie aus der vorstehenden Beschreibung des Ausführungsbeispiets ersichtlich, wird die Dämpfung des Schnittschlages bei der Erfindung auf rein hydraulischelektronische Weise bewirkt. Es ist keinerlei Verbindung der Einrichtung mit irgendeinem Teil des Pressenantriebes oder des Pressengestells erforderlich. Deswegen läßt sich die Erfindung leicht auch nachträglich an vorhandenen Pressen anwenden. Denn hierzu ist es nur erforderlich, den Stößel 10 mit den Gegendruckzylindern 13, 14 auszurüsten oder gegen einen so ausgerüsteten auszuwechseln; alle anderen Teile sind unabhängig von der jeweiligen Stanzpresse. Wie ersichtlich, sind hierfür keinerlei Justierarbeiten an der Presse erforderlich.

Mit dem umschaltbaren Kondensator 43 im Integrierglied kann die Entspannungszeit auf einfachste Weise an die unterschiedlichen Entspannungsbedingungen von Pressen verschiedenster Art angepaßt werden. Es sei bemerkt, daß es sich hierbei um keine irgendwie diffizile Justierung handelt, sondern im einfachsten Fall um eine einfache Einstellung nach Gehör auf den besten akustischen Effekt

Durch den Regelkreis wird selbsttätig auch jede Viskositätsänderung des Hydrauliköls ausgeregelt, die erfindungsgemäße Einrichtung ist daher von Haus aus völlig viskositätsunabhängig.

Wie aus Vorstehendem ersichtlich, setzt sieh die Erfindung aus nur sehr wenigen, völlig handelsüblichen und billigen Teilen zusammen und bedarf nur eines geringen Montageaufwandes.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Schnittschlagdämpfungseinrichtung für Stanzpressen, bei der zwischen Stößel und Pressentisch mindestens ein hydraulischer Gegendruckzylinder mit einer Entlastungsventilanordnung vorgesehen ist, die von einer Druckregeleinrichtung für den Gegendruckzylinder so betätigbar ist, daß beim Eintritt des Schnittschlages ihr Durchgangsquer- ι ο schnitt verkleinert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Druck-Regeleinrichtung ein autonomer Druckregelkreis ist, bestehend aus einer an dem Druckraum (1) des Gegendruckzylinders angeschlossenen Druckmeßdose (33), einem von der Druckmeßdose und einer Sollwertquelle (37) beaufschlagten Soll-Istwertvergleicher (35), einem von diesem Soll-Istwertvergleicher angesteuerten Verstärker (40) und einem von dem Verstärker gesteuerten, zwischen dem Druckraum (17) des Gegendruckzylinders (13) einerseits und einer Druckflüssigkeits-Speisequelle (25) sowie einem (^vorratsbehälter (26) andererseits eingefügten Proportional-Regelventil (28), daß der Sollwertgeber (37) eingestellt ist auf einen Druck der Druckflüssigkeit, welcher der zum Ausfahren der Kolbenstange (20) des Gegendruckzylinders benötigten Kraft entspricht, und daß Bestandteil des genannten Regelkreises ein hinsichtlich seiner Zeitkonstante derart bemessenes Integrierglied ist, daß von der Druckmeßdose gelieferte langsame Änderungssignale zeitlich unbeeinflußt ausgeregelt werden, vom Werkzeugdurchbrüch herrührende schnelle Änderungssignale hingegen zeitlich verzögert ausgeregelt werden nach Maßgabe des genannten Integriergliedes.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Integrierglied das Proportional-Regelventil (28) ist, das hinsichtlich seiner Stellgeschwindigkeit entsprechend bemessen ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Integrierglied aus einstellbaren elektronischen Bauteilen (42, 43) des Regelkreises besteht.

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