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Pressenantrieb insbesondere für hydraulisch betriebene
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Beschichtungspressen Die Erfindung betrifft einen Pressenantrieb,
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Für Pressenantriebe sind Antriebssysteme bekannt, bei denen ein oder
mehrere, in Arbeitszylindern befindliche, Kolben von einem zentralen Versorgungssystem
mit Hydraulikmedium gespeist werden. Den Antriebszylindern sind vorwiegend Füllventile
vorgeschaltet, um große Mengen Hydraulikmedium während des Schließ- und Öffnungshubes
der Kolben schneller austauschen zu können.
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Bei einem weiteren Pressenantriebssystem zum Antrieb von schnell schließenden
Pressen werden, von einer zentralen Ölversorgung gespeist, kurzzeitig voreilende,
permanent unter hohem Betriebsdruck stehende, Hydraulikzylinder eingesetzt, wie
sic die deutsche Patentschrift 20 61 883 zeigt.
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Antriebssysteme, bei denen Hydraulikzylinder über Füllventile gespeist
werden, sind einfach in der Herstellung und unkompliziert in der Wartung, benötigen
jedoch große Mediumumlaufv oti"iiii.t und im Durchmesser gioß dimensionierte Rohrleitungen.
Es entstehen durch Flüssigkeitsreibung und das sich dehnende, im Durchmesser groß
dimensionierte Hydrauliksysten hohe Druckverluste, sodaß bei eie geringen
Preß-
und Fließgeschwindigkeit nur eine geringe Produktionsleistung erreichbar ist In
Fydrauliksystemen eingesetzte IIydraulil=.ylinder gemäß DE-PS 20 61 883 zeichnen
sich,durch den Wegfall der Vorfüllungydurch extrem kurze Pressenschließzeiten und
hohe Produktionsleistungen aus, beispielsweise beim Einsatz in Hydrauliksystemen
von Beschichtungspressen, haben jedoch auch Nachteile, daß sie in der Fertigung
aufwendig und dabei hohe Anforderungen an das Wartungspersonal stellen, aufgrund
des hohen Zylinderdruckes, resultierend aus der Dichtungsreibung,können Gleichlaufprobleme
und Verspannungen der Kolben entstehen und daß für das Hydrauliksystem ein energieaufwendiger
Ilochdruckspeicher erforderlich ist.
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Aufgabe der Erfindung ist es, einen Pressenantrieb zu schaffen, bei
dem die genannten Nachteile vermieden werden, also ein einfacher, unkompliziert
wirkender und in der Fertigung nicht aufwendiger, eine hohe Produktionsleistung
und technologisch vertretbar kurze Pressenschließzeit erbringender Pressenantrieb
gegeben ist.
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Gelöst wird die Aufgabe durch die im Kennzeichen des Patentanspruches
1 angegebene Erfindung. Die Unteransprüche nennen vorteilhafte Ausgestaltungen und
Weiterbildungen der Erfindung.
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Es wurde nun erkannt, daß insbesondere bei Antrieben hydraulischer
Beschichtungspressen, der bei'. Einsatz von Hydraulikzylindern gemäß DE-PS 20 61
883 nach dem erfolgten Eilhub schnelle Druckaufbau von der Vorlaufkraft auf die
Endpreßkraft,energieverzehrend ist llnd daß aufgrund der erschwerten Wartungsmöglichkeit
des Hydrauliksystems sich Nachteile hinsichtlich einer wirtschaftlichen Produktion
einstellen können.Dies ist an sich technologisch nicht er-
forderlich,
wenn sichergestellt ist, daß ein schlagartiger Druckaufbau auf einen Teilbetrag
der Endpresskraft also eine notwendige Vorpresskraft, erreicht und die Endpresskraft
in einem längeren Zeitabschn,itt erreicht werden kann.
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Unter diesen Voraussetzungen wurde ein Hydrauliksystem gemäß Erfindung
geschaffen, was sich besonders vorteilhaf-t dadurch auswirkt, daß zum kurzzeitigen
Erreichen der Vorpresskraft kein hoher hydraulischer Druck, sondern nur noch ein
Teil des maximalen hydraulischen Betriebsdruckes für eine plötzliche Druckentnahme
zur Verfügung stehen braucht. Das Hydrauliksystem wird während des schnellen Voreilens
des Hydraulikzylinderkolbens durch das stark reduzierte hydraulische Druckniveau
hinsichtlich der die Dauerhaltbarkeit beeinträchtigenden, in Lastwechselkollektiven
autretendetSpannungen geschont.Weitere Vorteile des reduzierten Druckes ergeben
sich aus der geringeren Anpressung der Dichtungen und des damit verbundenen geringeren
Reibverschleißes während des schnellen Kolbenhubes im Hydrauliksystem. Aus der Anordnung,
daß der reduzierte zylindrische Kolben einseitig in einer Führung geiagert und der
am freien Ende befindliche Differentialkolben in der Höhe niedrig und ohne Führung
ausgeführt ist, resultieren kleine Zylinderbaueinheiten, deren Einbauverhältnisse
eine günstige Montagemöglichkeit, selbst bei engen Platzverhältnissen, garantieren.
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In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehehen, daß Verschleißteile
des Pressenantriebes wartungsfreundlicher ausgestaltet sind. Der Ilydrtul.ilczyl
inder- ist deshalb an den sich bewegenden DicEltstellen. sowohl bei den Differentialkolben,
als auch bei den Führungskolben mit reibungsarmen Dichtelementen und leicht auswechselbaren
Führungsbuchsen ausgerüstet und ist aufgrund der einseitigen Führung im Gegensatz
zur doppelseitigen Führung des Kolbens gemäß DE-PS 20 61 883 fertigungsmäßig nicht
überbestimmt.
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Die Erfindung und weitere wesentliche Vorteile der Erwindung sollen
nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert werden.
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Figur 1 zeigt in einem Hydraulikschema den Pressenantrieb in seiner
Ausgangsstellung, wobei der Hydraulikzylinder und der von ihm angetriebene Pressentisch
in einem Längsschnitt dargestellt sind.
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Figur 2 zeigt in einem Hydraulikschema die Schaltstellungen der Ventile
und den Hydraulikkolben nach Beendigung des Eilvorlaufes und erfolgtem Umschalten
auf den Arbeitshub.
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Figur 3 zeigt in einem Hydraulikschema die Schaltstellungen der Ventile
und des Hydraulikkolbens zu Beginn des einsetzenden Rückhubes.
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Figur 4 zeigt in einer vergrößerten Darstellung in einem Längsschnitt
den Hydraulikzylinder.
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Der Pressenantrieb gemäß Figur 1 umfaßt einen regelbaren Pumpenantrieb
21, der über ein schaltbares Ventil 16 Ilydraulikmedium entweder in den Zylinderraum
3 des Hydraulikzylinders 2 oder so lange in den Hydraulikdruckspeicher 24 fördert,
bis das auf einen Teilbetrag des maximalen hydraulischen Betriebsdruckes eingestellte
Druckventil 25 den Pumpenförderstrom auf drucklosem Umlauf über Filter 32 und Kühler
33 in den Tank 17 leitet. Gegen Uberbelastung ist der Pumpenantrieb 21 durch ein
Druckventil 22 über die Tankleitung 23 mit dem Tank zu 17 verbunden. Rüclcschlagven-tile
26 geben den Weg für das unter Druck vorgespannte lIydraulikmedium des Hydraulikdruckspeichers
24 nur in die Druckleitung 27 nach Schalten des Ventiles 16 frei. Ein Pilotventil
19 steuert das Schaltventil 14, das über Druckleitungen 29030 mit dem Zylinder 2
und über Tankleitung 23 mit dem Tank 17 verbunden ist. Ein weiteres Druckventil
31 sichert den Speicher 2. In Zylinder 2 befindet sich der Kolben 1 mit einstückig
verbundenem Differentialkolben 5 in Ausgangsposition vor Beginn des Eilhubes. Außerhalb
des Zylinders 2 trägt der Kolben 1 den Pressentisch 20,
an den hilfsweise
ein Rückzugzylinder 34 angeschlossen ist.
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In Figur l ist Ventil 16 so geschaltet, daß der Pumpenantrieb 21 den
Hydraulikspeicher 24 auflädt und nach dessen Füllung auf drucklosen Umlauf schaltet.
Die Zylinderdruckleitung 27 ist mit dem Tank 17 verbunden. Das Pilotventil 19 hat
das Ventil 14 zur Verbindung der Druckleitungen 29,30 auf Durchgang geschaltet,
das während des ganzen Eilvorlaufes in dieser Stellung bleibt.
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In Figur 2 hat das Ventil 16 die Stellung "Presse schließen" angenommen.
Hydraulikdruckspeicher 24 ist in der Lage über die Druckleitung 27 die Wirkfläche
des Kolbens 1 zu beaufschlagen, wobei über den Bypass 13 das Hydraulikmedium während
des Eilvorlaufes des den Pressentisch tragenden Kolbens 1 um den Differentialkolben
5 innerhalb des Zylinderraumes 3 heruinströmt Der Eilvorlauf wird nach Eintauchen
des Differentialkolbens 5 in den ihn dicht umschließenden reduzierten zylindrischen
Bereich 10 abgebremst, weil das in dem Zylinderraum 4 über dem Differentialkolben
5 befindliche Hydraulikmedium durch das Ventil 14 in den unteren Zylinderteilraum
6 gedrängt werden muß, wie es noch die Stellung des Ventiles 14 in Figur 1 zeigt.
Ist die Position des Kolbens 1 erreicht, in der der schnelle Druckaufbau auf die
Vorpresskraft erfolgen soll, wird über Pilotventil 28 das Schaltventil 14 umgeschaltet,
sodaß Zylinderraum 4 durch den Tankanschluß entspannt wird. Die Preßkraft steigt
schlagartig auf eine über das Druckventil vorwählbare Vorpresskraft an, während
anschließend die durch die Drucregliereinstllung des Pumpenantriebes 21 vorgewählte
Endpresskraft stetig ansteigend erreicht wird.
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In Figur 3 ist Ventil 14 bercits wieder durch Pilotventil 19 zurückgeschaltet
worden, sodaß Rohrleitungen 29 und 30 wieder miteinander verbunden sind und Ventil
16 ebenfalls in zurückgeschalteter Stellung'sich befindet, sodaß die Druckleitung
27 Tankansciiluß hat. Durch den Austausch
des Hydra:.likmediums
der %ylinilerräuinc von 6 in 4 beginnt mit langsamcr Senkgesc}windigkelt der Rückhub
bis der Eilsenkhub nach Verlassen des reduzierten zylindrischen Bereiches 10 durch
Differentialkolben 5 einsetzt. Durch das Eigengewicht der vom Kolben 1 bewegten
Pressenteile wird das Hydralllikmcdium in den Tank zurückgedrängt wobei eine Beschleunigung
der Rückhubgeschwindigkeit durch den Rückzugszylinder 34 möglich ist. Mit dem Umschaltvorgang
von Ventil 1 auf Rückhub beginnt der Pumpenentrieb 21 erneut den Speicher zu füllen,
um für den nächsten Arbetszyklus bereit zu.sein, Figur 4 verdeutlicht besonders
die vorteiUiafte Ausgestaltung der ausechselbaren Buchse 8 und des Differentialkolbens
5. Durch die Drosselschräge 15 wird beim Einführen des Differentialkolbens 5 in
die Buchse 8 der Eilvorlauf zunächst sanft gebremst, während anschließend über die
Vielzahl der im Bereich der Bohrung 11 angeordneten, in der Buchse 8 befindlichen
Drosselbohrungen eine Steuerung der Kontakt-Annäherungsgeschwindigkeit des vom Kolben
1 getragenen Pressentisches 20 zum Preßgut ermöglicht wird.Entsprechend gesteuert
erfolgt die Öffnung nach Umschalten auf Rücklauf. Der Differentialkolben 5 zeichnet
sich durch eine besonders reibungsarme Dichtung 18 aus, bei der selbst bei Langsamfahrt
ein "Stick-Slip't-Effekt ausgeschlossen ist. Ferner ist Differentialkolben 5 so
gestaltet, daß seine dem Boden des Zylinders 2 zugandte Seite kegelstumpfförmig
verläuft und er aufgrund seiner Funktion in der Höhe niedrig dimensioniert ist,
wodurch kleine Zylinderbaueinheiten ermöglicht werden. Die Beaufschlagung des Differentialkolbens
5 erfolgt über seine mit Nuten versehene ringförmige Stirnfläche an der den Zylinderboden
berührenden Seite.
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Durch den Pressenantrieb,gemäß Erfindung,wird ermöglicht, durch die
Vorwahl von zwei Druckniveaus, von Druckventil 25 und des regulierbaren pumpenantriebes
21, druckbeaufschlagend auf zwei auf die Pressengröße abstimmbare Wirkilächen des
Kolbens 1 und des Differentialkolbens 5
vorausbestimmend die drei
verschiedenen Kraft stufen Vorlaufkraft, Vorpresskraft, Endpresskraft in einem einfachen,
wartungs- und montagefreundlichen, widerstandsfähigen Hydraulikzylinder, integriert
in einer unkompliziert, leicht überschaubaren hydraulischen Steuerung ohne Hochdruckhydraulikdruckspeicher
mit einfacher, elektrischer Steuerung, die eine problemlose Abschaltung auch einzelner
Zylinder gestattet~, mit wenig Hydraulikkomponenten Pressen, insbesondere Beschichtungspressen,
anzutreiben.
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Eine weitere Variante gestattet es, den Pressenantrieb anstelle eines
regelbaren Pumpenantriebes 21 mit einer Konstanthaltepumpe und einem zusätzlichen
Schaltventil einzusetzen.
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Bezugszeichenliste 1 Koben 2 Zylinder 3 Zylinderraum 4 zylinderteilraum
5 Differentialkolben 6 Zylinderteilraum 7 Öffnung 8 Buchse 9 Durchmesser 10 reduzierter
zylindrischer Bereich 11 Bohrung 12 Bohrung 13 Bypass 14 Schaltventil 15 Drosselschräge
16 Ventil 17 Tank 18 Dichtung 19 Pilotventil 20 Pressentisch 21 Pumpenantrieb 22
Druckventil 23 Tankleitung 24 IIydraulikdruckspeicher 25 Druckventil 26 Rückschlagventil
27 Druckleitung 29 Druckleitung 30 Druckleitung 31 Druckventil 32 Filter 33 Kühler
34 Rückzugzylinder