DE2653714C2 - Schnittschlagdämpfungseinrichtung für Stanzpressen - Google Patents
Schnittschlagdämpfungseinrichtung für StanzpressenInfo
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- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D28/00—Shaping by press-cutting; Perforating
- B21D28/02—Punching blanks or articles with or without obtaining scrap; Notching
- B21D28/20—Applications of drives for reducing noise or wear
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schniltschlagdämpfungseinrichtung 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 Durchgangsquerschnitt verkleinert ist.
Eine solche Einrichtung ist aus der deutschen Offenlegungsschrift 25 12 882 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 Pressengesteli e?ne nachträgliehe 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
ίο 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 unabhän
gig 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-Istwerivergleicher
angesteuerten Verstärker und einem von dem Verstärker gesteuerten, zwischen dem Druckraum des Gegendruckzylinders einerseits und einer Druckflüssigkeits-Speisequelle sowie einem ölvorratsbehälter andererseits eingefügten Proportional-Regelventil, daß der
J5 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 Änderungssigna-
Ie 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 Propor
tional-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.
i>o Die Erfindung und hernach ihre besonderen Vorteile
werden nachstehend anhand der Zeichnung erläutert, welche ein Ausführungsbeispiel veranschaulicht. Es
zeigt
h<> schematisierter Darstellung zusammen mit einem
Blockschaltbild des Druckregelkreises,
F i g. 2 den Druckverlauf im Gegendruckzylinder über der Zeit,
Fig.3 das Öffnungsmaß des Proportional-Regelventils
über der Zeit,
Fig.4 den Spannungs- bzw. Entspannungsweg des
Pressengestells über der Zeit.
Gemäß Fig. 1 besteht das Pressengestell «<us 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 IO 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 Dmckräumen 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, welche aus dem Tank 26 Hydrauliköl anzusaugen vermag. Die Pumpe 25
ist über das Rückschlagventil 27 und das Proportioraal-Regeiventil
28 mit der Leitung 23 zu den Druckräumen 17 und 18 der Gegendruckzylinder 13, 14 verbunden. M
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 dem Schleifer
des Potentiometers 37 verbunden ist. Dieses liegt über den Anschluß 38 an einem negativen Potential.
Am Knotenpunkt 35 liegt der eine Eingang 39 des 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-P.egelventils
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 ho
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 Druckmeß- i>">
dose 33 geliefert. Der Knotenpunkt 35 ist somit der Soll-Istwerlvergleicher. Der Kondensator 43 nebst
Widerstand 42 ist das Integrierglied im genannten Regelkreis.
In 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 Ober 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-lstwertvergleicher
zugeführt nämlich dem Punkt 35, dem der am Potentiometer 37 eingestellte Sollwert über den
Widerstand 36 zugeführt wird. )e 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 «4 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 F i g. 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 FaI!, 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 Gegendruckzj!;ndern
13, 14 nimmt daher entsprechend der Linie 47 in Fig. 2 langsam ab. In F i g. 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 Durchbruch am Punkt 44 dar. Unmittelbar nach dem Durchbruch würde sich bei
NichtVorhandensein der Erfindung ein außerordentlich kurzer und harter Entspannungsschlag gemäß dem
Kurvenzug iil einstellen, welcher in Wirklichkeit noch
viel größere Anfangsampiituden 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 auseinandergezogen 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 Ausführungsbeispiels 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 Presscngestells erforderlich.
Deswegen Iäi3t 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 )ustierarbeiten an der
Presse erforderlich.
Mit dem umsehaltbaren Kondensator 43 im Integrierglied
kann die Enlspannungszeit 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 sich die Erfindung aus nur sehr wenigen, völlig handelsüblichen
und billigen Teilen zusammen und bedarf nur eines geringen Montageaufwandes.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (3)
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 Durchgangsquerschnitt 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 ölvorratsbehälter (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 Werkzeugdurchbruch 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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