DE2909119A1

DE2909119A1 - Vorrichtung zum daempfen schlagartig auftretender kraefte

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Publication number: DE2909119A1
Application number: DE19792909119
Authority: DE
Inventors: Kurt Wengenroth; Joachim Wepner
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1979-03-08
Filing date: 1979-03-08
Publication date: 1980-09-11
Also published as: FR2450656B1; US4319504A; IT8067366A0; ES489162A1; GB2052678B; IT1129413B; DE2909119C2; FR2450656A1; GB2052678A

Description

ING. HANS W. GROENING

PATENTANWALT

P 41-130

If-

VORRICHTUNG ZUM DÄMPFEN SCHLÄGARTIG AUFTRETENDER KRÄFTE

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Dämpfen schlagartig auftretender Kräfte an Maschinen, wie des Schnittschlags an Scheren und Stauzen, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1

Mit Dämpfungsvorrichtungen dieser Art sollen rasche, gegebenenfalls für die jeweiligen Maschinen und/oder daran verwendeten Werkzeuge nachteilige Wechsel der auftretenden Spannungen kontrolliert abgebaut und dadurch der Lärm gedämpft und verringert werden. Der Lärm wird durch Schwingungen in der Maschine verursacht, die sich in oder von dieser als Körperschall fortsetzen können und die durch Schwingungen der Oberflächen der Maschine deren Teile und/oder der Werkzeuge die diese umgebende Luft ebenfalls in Schwingungen im Hörfre.quenzbereich von etwa 16 bis 16.000 Hz versetzen und Luftschall erzeugen.

Diese Erscheinung tritt insbesondere bei schlagartigen Vorgängen auf, von denen als typisch das Entstehen von

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SJEHEHTSTH. 4 · 8000 MÜNCHEN 86 · POB 860 340 · KABEL: RHEIUPATENT TEL. (083) 471070 - TELEX 5-22639

Lärm beim Schneiden mittels Scheren und Stanzen angesehen werden kann. Bei solchen Scheren und Stanzen können drei aufeinanderfolgende Phasen unterschieden werden, nämlich nach Aufsetzen eines Niederhalters bzw. Anlegen eines Abschnitthalters, d.h. nach Festlegen des zu bearbeitenden Werkstücks eine erste Phase der elastischen Beanspruchung, in der die im zu schneidenden Werkstoff auftretende Spannung die Streckgrenze noch nicht überschreitet. Mit Oberschreiten der Streckgrenze beginnt als zwsits, plastische Phase der eigentliche Schneidvorgang. Dabei dringen die Schneidkanten je nach Festigkeit des zu schneidenden Werkstoffs bis zum ο,2- bis o,5-fachen der Dicke in das Werkstück ein. Die Spannung im Werkstück steigt bis zur Bruchfestigkeit an. In der dritten Phase der Trennung entstehen, beginnend an den Schneidkanten, Risse, die sich rasch ins Innere des Werkstücks fortsetzen und schließlich zum Bruch des Werkstücks an der Trennstelle führen. Dabei wird die Maschine bzw. das Maschinengestell bis zum Erreichen der maximalen Schnittkraft entsprechend seiner Federkennlinie mit Kraft beaufschlagt bzw. federnd vorgespannt. Im Moment der Trennung des Werkstücks wird die Maschine bzw. das Maschinengestell plötzlich entlastet. Hierdurch entstehen mehr oder weniger stark ausgeprägte Schwingungen in Richtung sämtlicher Freiheitsgrade. Daher wird diese Phase auch als Schwingphase bezeichnet. Diese Entlastung vollzieht sich meist in der sehr kurzen Zeit von beispielsweise etwa o,1 ms. Durch den schlagartigen, kurzzeitigen Kraftsprung werden in der Maschine Schwingungen angeregt, die sich als Körperschall zur Oberfläche der Maschine oder des Maschinengestells fortsetzen und von dort als Luftschall abgestrahlt werden. Dabei ist die Höhe des Schallpegels von der Größe des Kraftsprungs bzw. der Größe der Schnittkraft und von der Zeitdauer, in der sich

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die Entlastung vollzieht, abhängig. Völlig vermieden werden könnte diese Erscheinung nur, falls es gelänge, den Kraftsprung zu beseitigen, wozu die Kraftaufbauphase und die Kraftabbauphase im wesentlichen gleichartig verlaufen müßten.

Zur Lösung dieses Problems sind bereits eine Reihe von Maßnahmen und Vorrichtungen vorgeschlagen worden, wie eine dachförmige Ausbildung des Stempels beim Stanzen. Eine andere, auch für Scheren geeignete Möglichkeit besteht in der Anwendung von sogenannten Schnittschlagdämpfern. Dadurch wird zwar nicht der Kraftbedarf verringert, jedoch wird erreicht, daß sich die Maschine nach der Trennung des Werkstücks nicht in einer sehr kurzen Zeit entspannt, wodurch die Entstehung von Schwingungen weitgehend unterbunden wird. Die Wirkungsweise besteht darin, daß das sich bewegende Werkzeug bzw. der MaschinenstöSel oder das Schermesser in dem Moment, in dem das Maschinengestell am höchsten gespannt ist, auf einen mehr oder weniger harten Anschlag auftrifft und damit mit einer Gegenkraft beaufschlagt wird, durch die ein Durchschwingen des Maschinengestells in der Entlastungsphase verhindert wird. Derartige Dämpfungsvorrichtungen erfordern jedoch eine möglichst genaue Abstimmung zwischen deren Steifigkeit und der der Maschine, weshalb eine universelle Anwendung schwierig ist. Durch solche Dämpfungsvorrichtungen bleibt zwar die Schnittbzw. Arbeitskraft im wesentlichen unverändert, jedoch wird die Kraftabfallphase erheblich zeitlich gedehnt und der Kraftsprung wesentlich verringert.

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Eine Dämpfungsvorrichtung der eingangs genannten Art ist bekannt (vgl. DE-OS 2 512 822) und besteht im wesentlichen aus einem Dämpfungszylinder, einem in dessen Dämpfungszylinder hin- und herbeweglichen Dämpfungskolben,, der mit dem im Dämpfungszylinder zwischen dem Dämpfungskolben und dem Boden enthaltenen hydraulischen Druckmittel zusammenwirkt, und einem angebauten Druckspeicher. Dadurch ergibt sich folgende Wirkungsweise: Vor dea eigentlichen Trennen des Werkstücks setzt das bewegliche Werkzeug bzw. der bewegliche Maschinenteil auf den Dämpfungskolben mindestens einer Dämpfungs vor richtung auf (je nachdem, ob eine oder mehrere Dämpfungsvorrichtungen eingesetzt sind). Bei dem anschließenden weiteren Niedergang des beweglichen Werkzeugs wird das Druckmittel aus dem Dämpfungszylinder über eine Leitung mit Drossel in den Druckspeicher verdrängt. Dadurch wird die zum Abfangen des beweglichen Werkzeugs erforderliche Kraft langsam aufgebaut. Im Moment der Trennung nimmt die

Dämpfungsvorrichtung die gesamte Pressenkraft auf und die folgende Bewegung des beweglichen Maschinenteils wird solange mit Hilfe der Leitung mit Drossel aufgefangen, bis eine Entlastungsleitung freigegeben wird und damit zur Wirkung kommen kann. Die restliche Bewegung des beweglichen Werkzeugs erfolgt dann mit gröBerer Geschwindigkeit, da das Druckmittel aus dem Dämpfungszylinder durch die Entlastungsleitung ohne großen Widerstand ±n den Druckspeicher entweichen, kann. Nach Beendigung der ftrbeitsbewegung und während des Hochlaufens des beweglichen Werkzeugs kehrt bei der bekannten Dämpfungsvorrichtung der Dämpfungskolben in die Äusgangslage zurück. Gleichzeitig wird der Dämpfungszylinder wieder mit Druckmittel aus dem Druckspeicher aufgefüllt..

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Wesentlich ist die Erfassung des Moments der Trennimg, d.h. des Moments der größten Belastung. Bei der bekannten Dämpfungsvorrichtting wird dazu die durch die Belastung bedingte Längung des Maschinengestells erfaßt und abhängig davon der Strömungsquerschnitt der Leitung so verändert, daß im Moment der größten Belastung dieser am kleinsten ist, wobei nach der Trennung der Strömungsquerschnitt relativ langsam wieder auf seine anfängliche Größe zunimmt. Bei der bekanntem Dämpfungsvorrichtung ist hierzu ein am Maschinengestell angelenktes übertragungsgestänge vorgesehen, das die beim Bearbeitung?» vor gang vor dem Durchbruch des Werkzeugs durch das Werkstück entstehende Längung des Maschinengestells auf eine Entlastungsventilanordnung überträgt. Bei dieser ist in einem Steuerzylinderraum, dessen Gehäuse am Dämpfungszylinder fest angebaut ist, ein vom übertragungsgestänge axial bewegbarer Steuerkolben angeordnet, dessen gestängeseitiges Ende kegelstumpfförmig ausgebildet ist und von einer zugehörigen, im wesentlichen zylindrischen Wand umgeben ist. Das vom Dämpfungskolben verdrängte Druckmittel wird dem an diesem Ende gebildeten Raum zugeführt und über eine Leitung im Steuergehäuse am anderen Ende des Steuerkolbens in den Druckmittelspeicher abgeführt. Durch die durch die Belastung bedingte Längung wird der Steuerkolben über das übertragungsgestänge in dem Steuergehäuse so bewegt, daß der Strömungsquerschnitt allmählich verringert wird. Der Hubweg des Dämpfungskolbens ist dabei so voreingestellt, daß im Moment der größten Belastung der Strömungsquerschnitt zwischen Steuerkolben und Steuergehäuse praktisch verschlossen ist. Aus Zweckmäßigkeitsgründen kann noch eine Nebenschlußdrosse'l vorgesehen sein, durch die eine Mindestdurcnflußmenge sichergestellt ist. Die bekannte Dämpfungsvorrichtung ist

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relativ aufwendici, wobei eine diffizile Einstellung der übertragungsglieder infolge der vergleichsweise nur geringen absoluten Längungen des Maschinengestells erforderlich ist. Weiter ist wegen des direkten Eingriffs in das Maschinengestell eine nachträgliche Ausrüstung vorhandener Werkzeugmaschinen nur sehr schwierig und sehr kostspielig möglich. Dies ist insbesondere nachteilig, wenn sich das Verhalten des Werkstücks bei der Bearbeitung häufig ändert, z.B. wegen unterschiedlichen Werkstoffe oder unterschiedlicher Abmessungen. Weiter ist die Leitung mit Drossel asymmetrisch angeordnet, wodurch insbesondere beim höchsten aufgebauten Druck versetzt angreifende Kräfte zur Wirkung kommen, durch die die angestrebte Wirkung nachteilig beeinflußt und einseitig ein überdurchschnittlicher Verschleiß verursacht werden.

Es ist auch eine Dämpfungsvorrichtung bekannt (vgl. DE-AS 2 653 714), bei der diese aufwendigen Maßnahmen vermieden sind. Bei dieser bekannten Dämpfungsvorrichtung wird äer Druck im Dämpfungszylinder erfaßt, in ein elektrisches Signal umgewandelt und mit einem einstellbaren Sollwert verglichen. Langsame Änderungen des Drucks und damit des Signals werden mittels eines elektrischen Integrationsgliedes geeigneter Zeitkonstante ausgeglichen. Eine schnelle Änderung des Drucks, wie beim Werkzeugdurchbruch durch das Werkstück, ergeben dabei ein Ausgangssignal, das durch das Integrationsglied nicht nur sofort, sondern zeitverzögert ausgeglichen wird. Die Zeitverzögerung ermöglicht eine Dämpfung. Der Druck im Dämpfungszylinderraum, der der Bewegung des beweglichen Maschinenteils entgegenwirkt, wird mittels

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eines durch das Integrationsglied einstellbaren proportionalen Regelventils auf dem Sollwert gehalten. Bei dem beim Durchbruch auftretenden plötzlich ansteigenden Druck folgt jedoch die Öffnung des Proportionalregelventils nicht sofort nach, sondern erst zeitverzögert gemäß einer e-Funktion, wodurch die Dämpfung erreicht wird.

Bei einer mechanischen Lösung wird statt des elektrischen Integjfationsgüedes ein strömungsempfindliches Ventil verwendet (vgl. DE-OS 2 8o4 185), das den Durchfluß bei einer plötzlichen Druckerhöhung beendet. Beide Dämpfungsvorrichtungen sind im wesentlichen von der Werkzeugmaschine unabhängig und mit dieser über Druckmittelleitungen verbunden. Somit ist außerhalb der Werkzeugmaschine Raum erforderlich. Außerdem sind diese Dämpfungsvorrichtungen nur bei harten Pressen oder dergl. befriedigend anwendbar. Weiter erfolgt die Wirkung der Dämpfungsvorrichtung zwangsweise erst nach dem Durchbruch. Eine Einstellung auf einen Zeitpunkt beispielsweise kurz vor dem Moment der größten Belastung ist nicht möglich. Somit sind die Wirkungen des plötzlich auftretenden Schlages nicht vollständig beseitigbar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs genannte Dämpfungsvorrichtung so auszubilden, daß bei hoher Betriebssicherheit, geringem Verschleiß und rascher Arbeitstaktfolge eine konstruktiv einfache und wenig störanfällige Ausbildung und insbesondere eine gute Anpaß- und Abstimmbarkeit an eine breite Palette unterschiedlicher Werkstoffe und/oder Werkstückdicken erreichbar ist.

Weiter soll die Erfindung Insbesondere die Dämpfung einer Knüppel- oder Profilstahlschere der Bauart verbessern, wie

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sie in der DE-PS 1 815 691 beschrieben ist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Von besonderem Vorteil ist die Weiterbildung gemäß dem Anspruch 2.

Die Erfindung wird durch die Merkmale der Unteransprüche weitergebildet.

Durch die integrierte Ausbildung von Dämpfungszylinder und Dämpfungskolben und Steuerzylinder und Steuerkolben ist nicht nur ein sehr raumsparender und damit einfacher Aufbau möglich. Es wird auch unter jeglichen Druck- und Pließbedingungen beim Abfließen des Druckmittels aus dem Steuerzylinder und dem Dämpfungszylinder jegliches Verkanten zwischen einem Kolben und seinem Zylinder und damit ein einseitiger Verschleiß vermieden. Weiter wird auch eine zusätzliche Zentrierung des Steuerkolbens im Steuerzylinder und damit auch bezüglich des Dämpfungszylinders erreicht. Durch die Einstellbarkeit der Stellung, in der die Drossel zwischen Steuerkolben und Steuerzylinder geringsten Strömungsquerschnitt besitzt, ist die Dämpfungsvorrichtung an praktisch alle denkbaren Einsatzfälle anpaßbar. So kann eine der Entwicklung der Schnittkraft an Größe und Zeitablauf entsprechende Gegenkraft so gegenübergestellt werden, daß eine schlagartige Änderung von Spannungen und damit eine Lärmerzeugung weitgehend verhindert werden.

Eine solche Einstellbarkeit der Lage der Steuer- und Dichtflächen läßt sich dadurch erreichen, daß der Steuerkolben axial einstellbar und festlegbar ist, so daß auf einfache Weise eine Anpassung an unterschiedliche Werkstückdicken und -festigkeiten erreichbar ist. Ferner

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kann hierdurch eine Anpassung an die Menge des abfließenden Druckmittels sowie eine Anpassung des Druckaufbaus an vorgegebene Kräfteverhältnisse erreicht werden.

Insbesondere, wenn eine zum Rückschlagventil im Bypass geführte, im Strömungsquerschnitt veränderbare Nebenschlußdrossel vorgesehen ist, kann die erfindungsgemäß ausgebildete Dämpfungsvorrichtung sehr schnell hart oder weich wirkend ausgebildet sein. Dabei kann diese Nebenschlußdrossel vollkommen in den Steuerkolben integriert sein und nimmt deshalb nicht mehr Platz ein. Eine Verstellbarkeit des Strömungsquerschnitts der Nebenschlußdross^l kann beispielsweise vorteilhaft dadurch erreicht werden, daß die Lage des Ventilkörpers des Rückschlagventils im Steuerkolben so verändert wird, daß zwischen dem Ventilsitz und dem Ventilkörper ein Mindestströmungsquerschnitt sichergestellt ist. Symmetrische Strömungsverhältnisse werden vorteilhaft dadurch erreicht, daß die Einstellung der Lage des Ventilkörpers des Rückschlagventils mittels einer zur Kolbenstange koaxialen Einstellstange erfolgt, die den Ventilkörper zentriert gegen die Kraft einer Rückhaltefeder des Rückschlagventils oder eine andere Vorspannung hält.

Vorteilhaft ist auch die Ausgangslage des Dämpfungskolbens, d.h. die Lage, in der die durch das bewegliche Werkzeug ausgeübte Kraft erstmals angreifen kann, einstellbar. Zu diesem Zweck kann am Kopf des Dämpfungskolbens mittels eines jochartigen Bauteils eine Stange achsparallel befestigt sein, die mit ihrem freien Ende in einem Ansatz an der Außenseite des Dämpfungszylinders geführt ist, wobei an der Stange ein axial einstellbarer Anschlag, z.B. eine Gewindemutter, gegenüber einer Anschlagfläche am Ansatz vorgesehen ist.

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Dieser Anschlag kann beispielsweise ein Steuerglied betätigen, durch das die Bewegung des beweglichen Werkzeugs ausgelöst wird, wodurch sichergestellt wird, daß der Dämpfungsvorgang stets in der gleichen vorgegebenen Lage begonnen wird.

Die erfindungsgemäß ausgebildete Dämpfungsvorrichtung ist insbesondere bei einer Knüppel- oder Profilstahlschere gemäß DE-PS 1 815 691 anwendbar. Dabei ist dann vorteilhaft der Abschnitthalter dieser Knüppel- oder Profilstahlschere das jochartige Bauteil und liegt bezüglich des abzuscherenden Werkstücks dem beweglichen Werkzeug gegenüber. Der Steuerkolben ist hierbei koaxial zum Dämpfungskolben mit dem feststehenden Werkzeug verbunden.

Auch bereits bestehende Werkzeugmaschinen eignen sich zum Einbau der erfindungsgemäß ausgebildeten Dämpfungsvorrichtung, ohne daß sich der Raumbedarf wesentlich ändert.

Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Vorrichtung zum Dämpfen schlagartig auftretender Änderungen von Spannungen und damit erzeugten Lärms in einem axialen Schnitt, und

Fig. 2 die Vorrichtung gemäß Fig. 1 in Verbindung mit einer Knüppel- oder Profilstahlschere in kleinerem Maßstab.

Gemäß Fig. 1 weist die Vorrichtung zum Dämpfen schlagartig auftretender Änderungen von Spannungen und damit erzeugten Lärms entsprechender Werkzeugmaschinen, wie des Schnittschlags an Scheren, Stanzen oder dergleichen, einen mit einem beweglichen Werkzeug, zusammenwirkenden hydraulischen Dämpfungskolben 6 und einen an einem feststehenden Maschinenteil 7 verstellbar befestigten Steuerkolben 8 auf. Der

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Dämpfungskolben 6 ist in einem am feststehenden Maschinenteil 7 angebrachten Dämpfungszylinder 26 koaxial verschiebbar, in den auch der Steuerkolben 8 koaxial hineinragt. Der Steuerkolben wirkt "mit" einem·' im Dämpfungskolben 6 ausgebildeten Steuerzylinder 9 zusammen. Zwischen dem Boden 27 des Dämpfungszylinders 26 und der gegenüberliegenden Stirnseite 20 des Dämpfungskolbens ist so ein den Steuerkolben 8 bzw. dessen Kolbenstange umgebender ringförmiger Druckraum 29 ausgebildet. Der Boden 27 enthält auch eine Anschlußleitung 28 für den Zu- und Abfluß des Druckmittels in den ringförmigen Druckraum

Der Steuerkolben 8 ist in dem Steuerzylinder 9 geführt, wobei zwischen ihnen der Durchfluß des Druckmittels erfolgen kann. Der Steuerkolben 8 und der Steuerzylinder sind dabei so ausgebildet, daß sich der Strömungsquerschnitt für das Druckmittel abhängig von der gegenseitigen Lage zwischen Steuerkolben 8 und Steuerzylinder 9 ändert.

Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist in die Stirnseite 20 des Dämpfungskolbens 6 ein Dichtring 10 mit einer lippenartig nach innen ragenden, sich axial auf verhältnismäßig geringer Länge erstreckenden, vorzugsweise zylindrischen Dichtfläche 11 eingesetzt, deren Innendurchmesser kleiner als der des SteuerZylinders 9 im Dämpfungskolben ist. Zur Aufnahme des Dichtrings 10 ist an der offenen Stirnseite 20 des Dämpfungskolbens 6 eine zylindrische Aussparung 21 vorgesehen. Der Dichtring 10 ist zum Beispiel mittels Schrauben 41 befestigt und kann damit als leicht austauschbares Verschleißteil ausgebildet sein.

Am Steuerkolben 8 ist etwa im mittleren Bereich der axialen Längsausdehnung eine dem Durchmesser der Dichtfläche 11 des Steuerzylinders 9 im Dämpfungskolben 6 etwa entsprechende/ sich axial erstreckende, vorzugsweise ebenfalls zylindrische Steuerfläche 12 vorgesehen. Die

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Dichtfläche 11 und/oder die Steuerfläche 12 können sehr schmal, z.B. 4 bis 5 mm breit, sein. An die Dichtfläche und die Steuerfläche 12 schließen sich in beiden axialen Richtungen des Steuerkolbens 8 Durchflußöffnungen 13 bzw. 14 für das Druckmittel an.

Der dem Steuerzylinder abgewandte, an die Steuerfläche 12 angrenzende Abschnitt 17 des Steuerkolbens 8 ist sich konisch verjüngend so ausgebildet, daß die Durchflußöffnung 13 die Form eines sich nach außen allmählich erweiternden Ringspalts hat. Der dem Steuerzylinder 9 zugewandte Abschnitt des Steuerkolbens 8 ist mit sich bis in den Steuerzylinder 9 erstreckenden Längsnuten 18 versehen, die zur Dichtfläche 12 geneigt auslaufen. Die zwischen den Längsnuten 18 verbleibenden Stege 19 dienen als Führung des Steuerkolbens 8 gegenüber der Dichtfläche 11 und damit gegenüber dem Steuerzylinder 9 im Dämpfungskolben 6.

Im Steuerkolben 8 ist eine von außerhalb des Dämpfungskolbens 6 in den Steuers-ylinder 9 führende Druckmittel zuführleitung 15 ausgebildet, in der ein Rückschlagventil 16 angeordnet ist.

Die Kolbenstange 22 des Steuerkolbens 8 ist mittels eines Gewindes 23 und einer Stellmutter 24 in einer Gewindebohrung 25 des feststehenden Maschinenteils 7 bzw. des Bodens 27 des Dämpfungszylinders 26 axial verstellbar und festlegbar gehalten. Dadurch ist es möglich, die Kontakt- oder Eingriffsstelle der Dicht- und Steuerflächen und 12 stufenlos und genau einzustellen und zu bestimmen.

Gemäß Fig. 2 ist an einem Kopf 30 des Dämpfungskolbens 6 an dem ringförmigen Druckraum 29 entgegengesetzten Ende ein jochartiges Bauteil 31 befestigt, an dem achsparallel zum Dämpfungskolben 6 eine Stange 32 angebracht ist, deren freies Ende in einem Ansatz 33 des festen Maschinenteils

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an der Außenseite des Dämpfungszylinders 29 axial verschiebbar geführt ist und auf einem Gewinde 34 ihres freien Endes ein axial einstellbares Anschlagelement 35 gegenüber einer Anschlagfläche 36 an dem Ansatz 33 trägt. Da so der Hubweg des jochartigen Bauteils 31 mittels des Anschlagelements 35 einstellbar ist, kann die Ausgangsstellung der Vorrichtung fixiert werden.

In Fig. 2 ist die Vorrichtung in Verbindung mit einer Knüppel- oder Profilstahlschere gezeigt, die ein am festen Maschinenteil 7 angebrachtes feststehendes Schermesser und ein mit diesem zusammenwirkendes, an einem beweglichen Maschinenteil 5 befestigtes, das bewegliche Werkzeug bildendes Schermesser 37 aufweist. Dem beweglichen Schermesser 37 liegt in bezug auf ein Werkstück 38 ein durch das jochartige Bauteil 31 gebildeter Abschnitthalter 39 gegenüber, der mittels des Dämpfungskolbens 6 und des Anschlagelements 35 in seiner Lage einstellbar und in Richtung auf das Werkstück 38 durch das auf den Dämpfungskolben einwirkende Druckmittel beaufschlagbar ist.

In an sich bekannter Weise (vgl. DE-PS 1 815 691) wird der ringförmige Druckraum 29 über die Anschlußleitung 28 mit einer Druckflüssigkeit als Druckmittel z.B. über ein (nicht dargestelltes) Rückschlagventil und einen (ebenfalls nicht dargestellten) hydropneumatisehen Druckmittelwandler beaufschlagt. Der Steuerzylinder 9 wird dabei über die Druckmittelzufuhrleitung 15 und das Rückschlagventil 16 im Steuerkolben 8 ebenfalls mit der Druckflüssigkeit versorgt. Die Anschlußleitung 28 dient auch zur Abfuhr der Druckflüssigkeit aus dem ringförmigen Druckraum 29 und aus dem Steuerzylinder 9, wobei die Druckflüssigkeit aus dem Steuerzylinder über die Durchflußöffnungen 13/ 14 zwischen dem Steuerkolben 8 und dem Steuerzylinder 9 im

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Dämpfungskolben 6 in den ringförmigen Druckraum 29 gefördert wird. In an sich bekannter Weise erfolgt die Abfuhr der Druckflüssigkeit durch Rückfördern über ein (nicht dargestelltes) einstellbares überdruckventil in den Druckmittelwandler. Der Druckmittelwandler ist mit einer (nicht dargestellten) Druckgasquelle verbindbar.

Die so ausgebildete Vorrichtung hat folgende Arbeits- bzw. Wirkungsweise:

Wird eine Werkstück 38 gegen einen Längenanschlag 117 geführt, so wird z.B. mittels eines Auslöseglieds 42 erreicht, daß der hydropneumatische Druckmittelwandler von der Druckgasquelle mit Druckgas beaufschlagt wird, wodurch Druckflüssigkeit über die Anschlußleitung 28 dem ringförmigen Druckraum 29 sowie durch die Druckmittelzuführleitung 15 und über das Rückschlagventil 16 dem Steuerzylinder 9 im Dämpfungskolben 6 zugeführt wird. Wegen des im Steuerzylinder 9 und im Druckraum 29 vorhandenen (gleichen) Drucks gelangt der Dämpfungskolben in eine Arbeitsstellung, in der der Abschnitthalter 39 die in Strichlinien gezeigte Ausgangsstellung 39' einnimmt und am (noch unbelasteten) Werkstück 38 anliegt, wobei diese Ausgangsstellung 39' durch die Anlage des Anschlagelements 35 an der Anschiagfläche 36 fixiert ist (Fig. 2).

Der Abschnitthalter 39 wird durch die dem beweglichen Schermesser 37 in Scherrichtung aufgegebene Kraft bei der Übertragung durch den entstehenden Werkstückabschnitt 38' aus der in Strichlinien dargestellten Ausgangsstellung 39* in eine dieser gegenüber zurückversetzte, in Vollinien dargestellte untere Ruhestellung gebracht.

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Über den durch das Scheren entstehenden Werkstückabschnitt 38' übt das bewegliche Schermesser 37 Druck auf den Abschnitthalter 39 und damit auf den Dämpfungskolben 6 so aus, daß die Druckflüssigkeit zunehmend mit Druck beaufschlagt wird. Ein Teil der Druckflüssigkeit wird dabei aus dem Steuerzylinder 9 und durch die Längsnuten 18 des Steuerkolbens 8 an der Steuerfläche 12 und an der Dichtfläche 11 vorbei in den Druckraum 29 aus diesem in dem Druckmittelwandler gegen das dort anstehende Gas, wie z.B. Luft oder Stickstoff, verdrängt. Gleichzeitig wird der Dämpfungskolben 6 durch den Druck gegenüber dem Steuerkolben verschoben und dabei schließlich in eine Stellung gebracht, in der die Steuerfläche 12 und die Dichtfläche 11 einander gegenüberliegen. Da dadurch die Durchflußöffnungen 13, 14 im wesentlichen versperrt sind, ist in diesem Moment die Gegenkraft gegen das bewegliche Schermesser 37 am größten. Dabei ist der Steuerkolben 8 so im festen Maschinenteil 7 festgelegt, daß in diesem Moment auch die Kraft, die durch das bewegliche Schermesser 37 auf das Werkstück 38 ausgeübt wird',. am größten ist. Diese Kraft tritt bei oder kurz vor der eigentlichen Trennphase auf. Weil sich mit Beginn des Trennens oder zu Beginn des durch das Abtrennen bewirkten Spannungsabfalls die Steuerfläche 12 und die Dichtfläche 11 in axialer Richtung voneinander entfernen, werden die Durchflußöffnungen 13 und 14 bei sanftem übergang wieder so freigegeben, daß die Druckflüssigkeit durch die Längsnuten 18 an der Dichtfläche 11 und an der Steuerfläche 12 vorbei in wieder zunehmender Menge und bei sinkendem Druck aus dem Steuerzylinder 9 verdrängt werden kann. Bei Beendigung dieses Arbeitsspiels nimmt der Dämpfungskolben 8 die in Fig. 2 gezeigte Ruhestellung ein. Ein neues Arbeitsspiel kann beginnen.

Durch die in ihren Anteilen einstellbare Kombination sowohl eines steifen Druckaufbaus in dem Steuerzylinder 9 und eines relativ weichen Druckaufbaus in dem Dämpfungszylinder

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bzw. dem Druekrauiu 29 gegenüber dem hydropneumatischen Druckmittelwandler in Verbindung mit einer präzisen Bestimmung des Moments der größten Gegenkraft durch die Einstellbarkeit des Treffpunktes von Steuer- und Dichtfläche 11, 12 mittels der Kolbenstange 22 und der Stellmutter 24 können für unterschiedliche Werkstückdicken und insbesondere Werkstoffeigenschaften optimalen Verhältnissen sehr nahekommende Ergebnisse erzielt werden. Eine Einstellung kann dabei in einfacher Weise mittels einer mit dem Gewinde zusammenwirkenden Skala und einer empirisch zu ermittelnden Kurvenschar, die Werkstückdicke und Werkstückfestigkeit berücksichtigt, durchgeführt werden. Die Einstellung kann aber auch nach Gehör erfolgen. Diese Vorteile sind selbstverständlich nicht allein bei der als Änwendungsbeispiel dargestellten Werkzeugmaschine zu erreichen, sondern auch in allen Fällen, bei denen schlagartig auftretende Spannungsänderungen aufgenommen und Lärm vermieden werden sollen.

Es hat sich gezeigt, daß es zweckmäßig sein kann, wenn im Moment der höchsten Belastung die Durchflußöffnungen 13, 14 nicht vollständig versperrt sind, um so einen weichen Obergang zu erreichen. Da aber andererseits bei anderen Änwendungsfällen diese Durchflußöffnungen 13, 14 im Moment der höchsten Belastung möglichst versperrt sein sollen, ist es vorteilhaft, wenn zwar die Durchflußöffnungen vollständig versperrt sind, wenn sich Steuerfläche 12 und Dichtfläche 11 gegenüberliegen, jedoch eine Nebenschlußdrossel im Bypass zu den Durchflußöffnungen 13, 14 vorgesehen ist.

Vorteilhaft ist diese Nebenschlußdrossel wie dargestellt in der Kolbenstange und zwar im Bypass zum Rückschlagventil vorgesehen.

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Dabei ist diese Nebenschlußdrossel so in das Rückschlagventil 16 integriert, daß der Ventilkörper 53 des Rückschlagventils 16 an seinem Ventilsitz 51 nur dann unter der Wirkung einer in einem Deckel 54 abgestützten Feder 52 zur Anlage kommen kann, wenn ein vollständiges Versperren der Durchflußöffnungen 13, 14 erreicht werden soll.

Soll nun eine Nebenschlußdrossel endlichen Querschnittes vorgesehen sein, so kann der Ventilsitz 51 beispielsweise mittels Nuten oder dergl. so ausgebildet sein, daß trotz Anlage des Ventilkörpers 53 am Ventilsitz 51 ein dem Strömungsquerschnitt der Nebenschlußdrossel entsprechender Strömungsquerschnitt gebildet ist. Dazu kann beispielsweise der Ventilsitz 51 als austauschbarer Ring ausgebildet sein.

Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist in der Kolbenstange 22 des Steuerkolbens 8 koaxial eine Einstellstange 50 geführt, durch die die Lage des Ventilkörpers 53 gegenüber dem Ventilsitz 51 einstellbar ist. Dazu weist die Kolbenstange 22 eine Gewindebohrung 56 auf, in die ein Außengewinde 55 der Einstellstange 50 eingreifen kann, wobei die Lage zwischen Einstellstange 50 und Kolbenstange 22 mittels einer Stellmutter 57 festlegbar ist. Am anderen, dem Ventilkörper 53 zugewandten Ende der Einstellstange 50 ist eine zur Durchgangsöffnung des Ventilsitzes 51 koaxiale Verjüngung 58 so vorgesehen, daß zwischen der Verjüngung 58 und der Durchlaßöffnung des Ventilsitzes 51 ein ausreichender Strömungsquerschnitt für die Druckmittelzuführleitung 15 verbleibt. Das Ende der Verjüngung 58 liegt am Ventilkörper 53 an und bildet so einen Anschlag für diesen. Durch Verstellung der Einstellstange 50 im Gewinde 55, 56 und durch Festlegen der Lage mittels der Stellmutter 57 läßt sich so ein die Nebenschlußdrossel bildender Strömungsquerschnitt zwischen Ventilkörper 53 und Ventilsitz 51 erreichen. Unter Beibehalten symmetrischer

Strömungsverhältnisse wird auf diese Weise eine verstellbare Nebenschlußdrossel erreicht, die auch vollständig verschließbar ist. Dadurch ist vorteilhaft der Durchflußquerschnitt der Nebenschlußdrossel einstellbar ausgebildet und zwar zwischen einer Stellung, in der der Ventilkörper 53 nur am Ventilsitz 51 zur Anlage kommt und die Druckmittelzufuhrleitung 15 vollständig versperrt, und einer Stellung, die einem vorgegebenen Höchstwert des Strömungsquerschnittes der Nebenschlußdrossel entspricht, der beispielsweise sogar dem Strömungsquerschnitt der Druckmittelzufuhrleitung 15 entsprechen kann, wenn keine Dämpfung durch die Vorrichtung erreicht werden soll.

Selbstverständlich ist es auch möglich, die Vorrichtung so auszubilden, daß nicht wie dargestellt und im einzelnen erläutert, der Steuerkolben 8 sondern der Dämpfungskolben 6 in axialer Richtung im Sinne einer Änderung des Hubweges zur Festlegung des Minimalwerts der Verdrängung im Moment größter Belastung axial einstellbar ist.

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Claims

DIPL.-ING. HANS "VV. GROENING 29091 19

PATENTANWALT

P 41-130 8,3.1979

Rolf Peddinghaus
Deterberger Str. 25

5828 Ennepetal

Patentansprüche

(1.^Vorrichtung zum Dämpfen schlagartig auftretender Kräfte an Maschinen, wie des Schnittschlags an Scheren und Stanzen, bei denen ein bewegliches Werkzeug gegenüber einem feststehenden Werkzeug im Maschinenrahmen geführt und der Dämpfungskolben eines mit dem feststehenden Werkzeug fest verbundenen DämpfungsZylinders unter Verdrängung eines Druckmittels aus dem Dämpfungszylinder in diesem verschiebbar ist, wobei mit zunehmender Belastung ein Druckmitteldurchgang zwischen einem Steuerkolben und dessen Steuerzylinder durch eine durch die Belastung des zu bearbeitenden Werkstücks erreichte Relativbewegung bis auf einen im Moment größter Belastung kleinsten Wert abnimmt und danach das Druckmittel über eine Drossel abführbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Dämpfungskolben (6) in der Wirklinie des beweglichen Werkzeugs (37) bewegbar ist sowie in axialer Richtung den Steuerzylinder (9) enthält, dessen Steuerkolben (8) im Boden (27) des Dämpfungszylinders (26) fest, aber über den gesamten Hubweg des beweglichen Werkzeugs (37) einstellbar angeordnet ist, wobei eine Druckmittelzuführleitung (15) durch den Steuerkolben (8) in den Steuerzylinder (9) einmündet und durch ein Rückschlagventil (16) verschließbar ist.

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SIEBERTSTE. i · BOOO äißSOHEK 8β · POB 860340 · KABSI.: RHEINPATENT TEl. <0S0) 471070 · TELEX 5*22βββ

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2. Vorrichtung nach Anspruch 1, mit einer Nebenschlußdrossel, über die auch im Moment größter Belastung eine vorgegebene Mindestmenge des Druckmittels fließen kann, dadurch gekennzeichnet, daß die Nebenschlußdrossel im Bypass zum Rückschlagventil (16) vorgesehen ist.
3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung des Druckmitteldurchgangs zwischen Steuerkolben (8) und Steuerzylinder (9) im Steuerzylinder (9) eine radial nach innen vorspringende Dichtfläche (11) und am Steuerkolben (8) auf einem Längsabschnitt eine dem Durchmesser der Dichtfläche (11) des SteuerZylinders (9) etwa entsprechende Steuerfläche (12) vorgesehen sind, und daß sich an die Dicht-/Steuer-Flächen (11, 12) in beiden axialen Richtungen Durchflußöffnungen (13, 14) für das Druckmittel anschließen.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Boden (27) des Dämpfungszylinders (26) zugekehrte Durchflußöffnung (13) durch eine konische Verjüngung (17) des an die Steuerfläche (12) angrenzenden Längsabschnitts des Steuerkolbens (8) gebildet ist.
5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 3 oder 4, mit Längsnuten sich ändernden Querschnitts im Steuerkolben, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsnuten (18) die dem Steuerzylinder (9) zugewandte Durchflußöffnung (14) auf dem sich an die Steuerfläche (12) anschließenden Längsabschnitt des Steuerzylinders (8) bilden und ihre Trennstege (19) eine zylindrische Hüllfläche bilden, die einen dem Innendurchmesser der Dichtfläche (11) im wesentlichen entsprechenden Außendurchmesser hat, wobei die Enden der Längsnuten (18) allmählich in die Steuerfläche (12) auslaufen.

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6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in die ringförmige, dem Boden (27) des Dämpfungszylinders (26) zugekehrte Stirnseite (29) ein die Dichtfläche (11) aufweisender Dichtring (10) lösbar eingesetzt ist.
- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Nebenschlußdrossel im Steuerkolben (8) enthalten ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschlagventil (16) gleichzeitig als Nebenschlußdrossel ausgebildet ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchflußquerschnitt der Nebenschlußdrossel durch axiale Verstellbarkeit des Ventilkörpers (53) des Rückschlagventils (16) mittels einer sich durch die Kolbenstange (22) des Steuerkolbens (8) erstreckenden Einstellstange (50) einstellbar ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Kopf (30) des Dämpfungskolbens

(6) über ein jochartiges Bauteil (31) eine Stange (32) achsparallel fest verbunden ist, deren freies Ende in einem Ansatz (33) an der Außenseite des Dämpfungszylinders (26) verschiebbar geführt ist und einen axial einstellbaren Anschlag (35) trägt, der mit einer Anschlagfläche (36) an dem Ansatz (33) im Sinne der Bestimmung der Ausgangsstellung des Dämpfungskolbens (6) zusammenwirkt.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, für eine Knüppel- oder Profilstahlschere mit einem feststehenden Schermesser und mit einem beweglichen, einem Halter für einen abgetrennten Werkstückabschnitt gegenüberliegenden Schermesser, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschnitthalter (39) von dem jochartigen Bauteil (31) gebildet ist.

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