DE2941590C2 - Auslösevorrichtung für den Schlagkörper eines Schlagwerks - Google Patents

Description

Kerben am Urnfang des Steuerkolbens über und beaufschlagt auch dessen gesamte obere Stirnfläche. Dadurch bewegt sich die Kolbenbaueinheit unter der Wirkung dar vom Gasdruck auf den Auslösekolben erzeugten Kraft mit einer sehr großen Beschleunigung weiter und weist beim Erreichen der Fenster eine große Geschwindigkeit auf.

Nachteilig ist bei der bekannten Auslösevorrichtung die komplizierte Konstruktion, die drei Kolben-Zylinder-Paare zum öffnen der Auslaßfenster und zum Rückführen der Kolbenbaueinheit in die Ausgangsstellung erforderlich macht Hinzu kommt die Notwendigkeit einer streng koaxialen Anordnung dieser Paare, was die höchsten Anforderungen an die Fertigungsgenauigkeit sowohl der einzelnen Elemente als auch der gesamten konstruktion stellt Die hohen Beschleunigungen beim Anlauf und insbesondere beim Anhalten der Kolbenbaueinheit erzeugen riesige Belastungen, was die Verwendung von besonders festen und leichten Werkstoffen erforderlich macht und dennoch die Lebensdauer verkürzt

Auch erzielt die bekannte Auslösevorrichtung nur einen niedrigen Wirkungsgrad infolge des konstruktionsmäßig erforderlichen großen Totraumvolumens zwischen dem Auslösekolben und dem Schlagkörper sowie infolge der Verluste, die damit zusammenhängen, daß das Gas, das durch die zahlreichen Kerben am Umfang des Steuerkolbens übergeströmt ist, an der Beschleunigung des Schlagkörpers nicht teilnimmt

Aufgabe der Erfindung ist es, unter Vermeidung der genannten Nachteile eine Auslösevorrichtung für den Schlagkörper eines Schlagwerks, insbesondere für hydrodynamische Werkstoffverformungsanlagen, zu schaffen, welche bei einfachem Aufbau, zuverlässigem Betrieb und hoher Lebensdauer einen verbesserten Wirkungsgrad zu erzielen gestattet

Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt erfindungsgemäß mit einer Auslösevorrichtung gemäß den Merkmalen des ersten Patentanspruchs. Bei einer solchen Ausbildung wird der Auslösekolben von dem bereits in Bewegung befindlichen Steuerkolben von seinem Sitz auf der Stirnfläche der Führnungshülse abgehoben, was schon deswegen besonders schnell geht und kann anschließend unter der Wirkung des einströmenden und seine untere Stirnfläche beaufschlagenden Druckgases den Steuerkolben sogar wieder überholen, so daß der Druckgaseintrittsquerschnitt innerhalb kürzester Zeil maximal weit geöffnet wird. Durch den ringzester Zeit maximal weit geöffnet wird. Durch den ringförmigen Überströmspalt ist außerdem der Weg des Druckgases vom Behälter in die Führungshülse sehr kurz, was die Energkverluste auf diesem Weg verringert.

Durch das Fehlen einer starren Verbindung zwischen der Stange und dem Auslösekolben wird die Konstruktion vereinfacht und die Forderungen in bezug auf die Fertigungsgenauigkeit sowohl der einzelnen Elemente als auch der gesamten Vorrichtung gemildert, da der Steuer- und der Betätigungszylinder ohne genaue Einhaltung der Koaxialität angeordnet werden können.

In der erfindungsgemäßen Auslösevorrichtung ist fast kein Totraumvolumen vorhanden, wodurch der Wirkungsgrad der Druckgasenergie stark erhöht wird. Durch die Verringerung d^r Masse des Auslösekolbens im Vergleich zur Masse der Kolbenbaueinheit bei der Ausgangsausbildung und die Verkürzung des Anlaufweges werden die Belastung! 1 der Kolben stark herabgesetzt, was zur Milderung der Forderungen an den Werkstoff für die Fertigung der Kolben sowie zur Erhöhung der Lebensdauer der gesamten Vorrichtung führt

Zweckmäßige Weiterbildungen des Erfindungsvorschlags ergeben sich aus den Unteransprüchen. Durch die Maßnahme gemäß Anspruch 2 ergibt sich eine besonders kleine Masse des Auslösekolbens, was die Schnellwirkung noch weiter steigert und die Konstruktion der gesamten Vorrichtung vereinfacht
Wenn gemäß Ansprach 3 der Raum oberhalb des

ίο Schlagkörpers durch einen im Gehäuse des Druckbehälters ausgebildeten Kanal entlüftbar ist, ist die Gefahr spontaner Auslösungen infolge eventueller Verluste des Druckgases durch die Stirndichtung beseitigt

Nachstehend wird die Erfindung durch die Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung weiter erläutert Diese zeigt den Längsschnitt einer Auslösevorrichtung für den Schlagkörper eines Schlagwerks.
Die Auslösevorrichtung für den Scniaglrärper 3 zu dessen Beschleunigung in der Führungshülse 2 einer hydrodynamischen Schlaganlage hat einen Druckgasbehälter 1, der den oberen Teil der Führungshülse 2 umgibt Oberhalb der Führungshülse 2 sind koaxial hintereinander ein Betätigungszylinder 4 mit einem Auslösekolben 6 und ein Steuerzylinder S mit einem Steuerkolben 7 angeordnet Die Kolben 6 und 7 wirken über eine Stange 8 miteinander zusammen.

Der Steuerzylinder 5 ist mit einem Deckel 9 abgeschlossen, in dem ein Kanal 10 für die Zuführung eines Druckmittels in den Kopf raum 11 vorgesehen ist Zur Druckmittelzufuhr in den Stangenhohlraum 12 des Steuerzylinders 5 dient ein Kanal 13.

Die Zylinder 4 und 5 sind in bzw. an einem Deckel 14 angeordnet, der die Führungshülse 2 abschließt und in dem der Druckgasbehälter 1 ausgebildet ist. Dabei sitzt der Betätigungszylinder 4 derart im Deckel 14, daß/wischen den einander zugewandten Stirnflächen des Betätigungszylinders 4 und der Führungshülse 2 ein ringförmiger Spalt 15 gebildet ist, der mit dem Druckgasbehälter 1 durch Kanäle 16 verbunden ist

Der Auslösekolben 6 des Betätigungszylinders 4 ist relativ zur Stange 8 beweglich angeordnet, wozu er selbst hohl ausgeführt und am Ende der Stange 8 ein Anschlag 17 vorgesehen ist, der eine begrenzte Axialverschiebung des Auslösekolbens 6 gegenüber der Stange 8 zuläßt.

Um die Belastung zu verringern, die im Kolben 6 bei dessen Bremsung entstehen, ist ein Stoßdämpfer 19 vorgesehen. Zur Verhinderung eines spontanen Auslösens

so des Schlagkörpers infolge von Druckgasverlusten durch die Dici-iung 18 ist im Deckel 14 des Druckgasbehälters 1 ein Entlüftungskanal 20 ausgebildet und in diesem ein gesteuertes Ventil 2i angeordnet, das beim Schließen der Eintrittsöffnung 22 der Führungshülse 2 durch den

Auslöserkolben 6 geöffnet und vor deren öffnung geschlossen wird.

Der Betrieb der beschriebenen Auslösevorrichtung für den Schlagkörper eines Schlagwerks verläuft wie folgt:

In der Zeichnung ist die Ausgangsstellung dargestellt, in der der Auslösekolben 6 an die Dichtung 18 durch die Kraft des Steuerzylin(>rs und den Druck des Druckgases angepreßt ist, das sich im Ringspalt 15 befindet. Das Ventil 21 ist dabei geöffnet und der Raum zwischen dem Schlagkörper 3 und dem Auslösekolben 6 ist über den Kanal 20 entlüftet.

Zum Auslösen des Schlaghörpers, d. h. zur Verbindung des Druckgasbehälters 1 mit dem über dem

Schlagkörper liegenden Raum der Führungshülse 2, wird in den Stangenhohlraum 12 des Steuerzylinders 5 über den Kanal 13 ein Steuerdruck eingeleitet und der Kolben 7 mit der Stange 8 und dem Anschlag 17 beginnt seine Aufwärtsbewegung. Mit dem Beginn der Bewe- s gung schließt sich das Ventil 21. Während seiner Aufwärtsbewegung erreicht der Anschlag 17 den eingebördelten oberen Rand des Auslösekolbens 6 und hebt diesen von der Dichtung 18 ab. Das Druckgas strömt in den Raum zwischen dem Auslösekolben 6 und dem Schlagkörper 3, wobei es auf deren Stirnflächen einwirkt und diese in entgegengesetzten Richtungen beschleunigt.

Da der Kolben 6 eine um das 10- bis 20fache geringere Masse als der Schlagkörper 3 aufweist, wird sich in der Zeit, bis der Auslösekolben 6 den Stoßdämpfer 19 erreicht und die Eintrittsöffnung 22 der Führungshülse 2 auf den vollen Querschnitt öffnet, der Schlagkörper 3 aus seiner Ausgangsstellung nur um 1 bis 2 mm bewegen und während des gesamten Restes der Beschleunigungsstrecke vom durch die vollständig geöffnete Ein- trittsöffnung 22 einströmenden Druckgas beaufschlagt, wodurch Drosselverluste des Druckgases bei der Beschleunigung beseitigt werden.

Nach dem Einlassen der erforderlichen Druckgasmenge in den über dem Schlagkörper liegenden Raum 2s der Führungshülse 2 wird durch den Kanal 10 ein Steuerdruck in den Kopfraum 11 des Steuerzylinders 5 eingeleitet Der Steuerkolben 7, die Stange 8 und der Anschlag 17 bewegen sich abwärts und drücken den Auslösekolben 6 an die Dichtung 18, wodurch der Druckgas- behälter 1 wieder von dem über dem Schlagkörper liegenden Raum der Führungshülse 2 getrennt wird. Dabei wird das Ventil 21 geöffnet und der Druck über dem Schlagkörper 3 auf den Atmosphärendruck gebracht Nach der Rückkehr des Schlagkörpers 3 in seine Ausgangsstellung ist die Vorrichtung zur nächsten Schlagauslösung bereit

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims (1)

1 2 Bei der bekannten Ausbildung hat der Betätigungszy- Patentansprüche: linder in seiner Wandung gleichmäßig auf dem Umfang verteilte Fenster und ragt in den oberhalb des Schlag-

1. Auslösevorrichtung für den in einer Führungs- körpers gelegenen Raum der FQhrungshfllse hinein. An hülse durch Druckeinleitung aus einem Druckgasbe- 5 ihn ist der außerhalb der Führungshülse bleibende Steuhälter beschleunigbaren SchlagkδφeΓ eines Schlag- erzylinder angeflanscht Dieser hat einen etwas größewerks mit einem Auslösekolben, der durch Axialbe- ren Durchmesser und der Raum des Betätigurigszylinwegungen in einem Betätigungszylinder die Verbin- ders hat auf seinem gesamten Querschnitt mit dem dung zwischen dem Druckgasbehälter und dem Raum des Steuerzylinders Verbindung.

oberhalb des Schiagkörpers gelegenen Raum der 10 Der Betätigungskolben und der Steuerkolben sind

Fühningshülse beherrscht, durch die Stange starr miteinander verbunden und ste-

und mit einem in einem zum Betätigungszylinder hen in der Ausgangsstellung beide am oberen Ende ih-

koaxialen Steuerzylinder druckmitte'ibeaufschlagba- tis jeweiligen Zylinders. Dabei dient der Raum zwi-

ren Steuerkolben, der über eine Stange in Wirkver- sehen den Kolben, also im wesentlichen der Steuerzyün-

bindung mit dem Auslösekolben steht, dadurch 15 der, als der Druckgasbehälter, der auf einen hohen

gekennzeichnet, daß zwischen den einander Druck aufgeladen wird.

zugewandten Stirnflächen des Betätigungszylinders Wenn zur Schlagauslösung die obere Stirnfläche des (4) und der«⁷jhrungshülse (2) ein vom Druckbehäl- Steuerkolbens druckbeaufschlagt wird, bewegen sich tcr (!) umgebener Ringspak (15) gebildet ist, aus beide Kolben mit dem zwischen ihnen eingeschlossenen dem der Gaseintritt in die Führungshülse (2) durch 20 Druckgasvorrat nach unten, wobei der Auslösekolben den Auslösekolben (6) absperrbar ist, die Fenster im Betätigungszylinder freigibt und das und daß die Stange (8) gegenüber dem Auslösekol- Druckgas durch diese in die Führungshülse einströmt ben (6) um eine begrenzte Strecke axialbeweglich Dadurch beginnt die Beschleunigung des Schlagkörist pers.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet 25 Zur Rückführung ust Baueinheit aus den beiden KoI-durch einen hohlen Auslösekolben (6), in dem ein an ben und der sie verbindenden Stange ist diese hohlgeder Stange (8) befestigter Anschlag (17) um die be- bohrt und eine vom Boden des Betätigungszylinders grenzte Strecke axialbeweglich ist aufragende Stange greift dichtend in diese Hohlboh-

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- rung. Durch einen Kanal in der Stange ist Druck in die zeichnet daß der oberhalb des Schlagkörpers (3) 30 Hohlbohrung einieitbar, welcher die Rückführung in die gelegene Raum der Führungshulse (2) über einen im Ausgangsstellung bewirkt

Druckbehälter (1) ausgeführten Kanal (20) entlüft- Durch die starre Verbindung des Auslöse- und des

bar ist Steuerkolbens ist die träge Masse dieser Baueinheit

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn- recht groß. Deshalb ist zwischen der Ausgangsstellung zeichnet daß der Kanal (20) von einem gesteuerten 35 des Auslösekolbens und der Oberkante der Auslaßfen-Ventil (21) beherrscht ist ster ein bestimmter Abstand vorgesehen, der eine Beschleunigungsstrecke für die Kolfcmbaueinheit dar-

stellt auf der vor der Freigabe der Oberströmfenster

schon eine gewisse Geschwindigkeit erreicht wird, um

40 einen möglichst kurzzeitigen Übergang von völlig ge-

Die Erfindung bezieht sich auf eine Auslösevorrich- schlossenen zu völlig geöffneten Fenstern und damit ein tung für den Schlagkörper eines Schlagwerks nach dem möglichst stoßartiges Auslassen des Druckgases in den Oberbegriff von Patentanspruch 1. Eine solche Auslöse- über dem Schlagkörper liegenden Raum der Führungsvorrichtung ist aus der US-PS 33 76 723 bekannt hülse zu erzielen. Durch diesen Abstand und wegen der

Es geht bei diesen Schlagwerken darum, den Schlag- 45 unterschiedlichen Durchmesser von Betätigungszylinkörper in einer Führungshülse durch Einleiten von der und Steuerzylinder kommt es vor dem Gasaustritt Druckgas auf eine möglichst hohe Geschwindigkeit zu zu einer Volumenänderung des eingeschlossenen beschleunigen, um mit der auf diese Weise gespeicher- Druckgasvorrats, die als Störvolumen den Betriebsabten kinetischen Energie eine Nutzarbeit zu verrichten. lauf beeinträchtigen kann. Außerdem ragt deswegen Bei der bekannten Ausbildung — und dieser Anwen- 50 der Betätigungszylinder um eine beträchtliche Länge in dungsfall ist auch bei der Erfindung in erster Linie ins die Führungshülse hinein und ist von einem Raum umAuge gefaßt — trifft der Schlagkörper am Ende seiner geben, der als Totvolumen anzusehen ist und ebenfalls Beschleunigungsstrecke auf eine eingeschlossene Flüs- die Größe der Anfangsbeschleunigung beeinträchtigt sigkert und der in dieser entstehende Druckimpuls dient Im Betrieb der bekannten Auslösevorrichtung sind in dann weiter zu Werkstückumformungen. 55 der Ausgangsstellung die einander zugewandten Stirn-

Um den Schlagkörper auf eine möglichst hohe End- flächen des Steuer- und des Auslösekolbens beaufgeschwindigkeit zu bringen, muß er von Anfang an schlagt und wegen ihres Flächenunterschieds wird die möglichst stark beschleunigt werden. Dies bedeutet, daß Kolbenbaueinheit gegen den Deckel des Steuerzylindie Strömungsquerschnitte, die von der Auslösevorrich- ders gedrückt, wobei die Abdichtung des Steuerkolbens tung beherrscht werden und über die bei der Schlagaus- 60 gegenüber dem Steuerzykinderdeckel durch eine Kreislösung das Druckgas aus dem Druckbehälter in den rippe etwas kleinere Radius geschieht, während der auüber dem Schlagkörper liegenden Raum der Führungs- ßerhalb der Kreisrippe liegende Außenumfang des hülse strömt, möglichst schnell geöffnet werden sollen, Steuerkolbens eine Vielzahl von Einkerbungen aufso daß der Schlagkörper durch einen Gasdruck zum weist. Wenn in den innerhalb der Kreisrippe gelegenen Anlauf gebracht wird, der maximal nahe dem Gasdruck 65 zentralen Bereich zwischen Steuerkolben und Steuerzyim Druckbehälter ist, und daß die Drosselverluste bei linderdeckel ein Steuerdruck eingeleitet wird, hebt die der Überströmung des Druckgases möglichst gering Kolbenbaueinheit vom Steuerzylinderdeckel ab, und bleiben sollen. das Druckgas zwischen den Kolben strömt durch die