DE3212921C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Druckbegrenzungsventil für hydropneumatische Ziehkissen an ein- und mehrfachwirkenden Pressen.

Als bisherige Lösung der Kissendruckregelung sind Überdruckventile einfachwirkender Bauweise mit Druckluftsteuerung und hydraulischer Dämpfung bekannt, die hohe Anfahrdruckspitzen und starke Neigung zu Eigenschwingungen haben. Der Ventilkegel wird bei dieser Bauart durch die von der Steuerluft erzeugte Kraft gegen seinen Sitz gepreßt. Plötzliche Druckerhöhungen im abgesperrten Raum über das gewünschte Maß hinaus können durch die Reaktionsträgheit des Ventils nicht abgebaut werden. Es kommt zu einer Kraftüberhöhung am Ziehkissen. Das während des Niedergangs des Ziehkissens abströmende Öl bringt den Ventilkegel des Überdruckventils zum Schwingen. Diese Schwingungen können meist nur durch aufwendige Dämpfungseinrichtungen, z. B. nach JP-PS 46 20 239, kompensiert werden. Bei dieser Lösung wird durch den Ziehkissenkolben das Öl aus dem Ziehkissenzylinder gedrückt. Dabei öffnet der Ventilkegel des unterhalb des Ziehkissenzylinders angeordneten Ventils gegen die mit ihm in Wirkverbindung stehende Druckluftkammer. Das Öl fließt in den Behälter ab, dabei stellt sich entsprechend des in der Druckluftkammer wirkenden Druckes ein Druck im Ölraum des Ziehkissenzylinders ein. Da der Ventilkegel zu eigenerregten Schwingungen neigt, ist eine hydraulische Dämpfungseinrichtung angebracht. Den unterschiedlichen Steuerluftdrücken in der Druckluftkammer und den damit verbundenen verschiedenen Schließgeschwindigkeiten und -kräften wird Rechnung getragen, indem der Steuerluftdruck über eine Leitung die Intensität der Drosselung im Rückschlagdrosselventil beeinflußt.

Der Ventilkegel erzeugt einen stark instabilen Strömungs- und Druckverlauf, so daß zur Verhinderung von Schwingungen ein kompliziertes Dämpfungssystem mit hohen fertigungstechnischem Aufwand erforderlich ist. Das Ventil eignet sich nicht für hohe Kissenanfangsgeschwindigkeiten. Die Anfangsdruckspitze übersteigt 150% und bringt dadurch Bauteilüberlastungen.

Bekannt sind auch gemäß DD-WP 73 020 Steuerventile mit mechanisch gesteuerter Voröffnung des Ventils zur Vermeidung der Anfahrdruckspitze. Diese Ventile benötigen einen hohen mechanischen Aufwand, der im Pressenbetrieb sehr störanfällig und wartungsaufwendig ist.

Ebenfalls sind nach JP-PS 47 14 542, 47 71 194, 47 10 153 und 47 10 154 Lösungen mit elektrisch gesteuerten Hilfsventilen bekannt, die die Öffnungsdruckspitzen abfangen sollen. Auch diese Lösungen sind aufwendig und störanfällig und können auf Grund ihrer Schaltverzögerung schnelle Prozesse nicht sicher steuern.

Alle bekannten Lösungen bringen im praktischen Industrieeinsatz unbefriedigende Ergebnisse, vornehmlich sind sie für höhere Arbeitsgeschwindigkeiten ungeeignet.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein Steuerventil für hydropneumatische Ziehkissen konstruktiv so zu gestalten, daß es über den Arbeitsbereich des Ziehkissens mit geringem Steuerungsaufwand eine konstante Kraft garantiert und durch eine mehrstufige Steuerung des Steuerkolbens sowie durch Anordnung strömungsgünstiger Kanäle und Räume für das Druckmedium keine Anfahr- bzw. Öffnungsdruckspitzen und damit auch keine Kraftspitzen des Ziehkissens bei höheren Arbeitsgeschwindigkeiten und während des prozeßbedingten Abströmens des Druckmediums keine Schwingungen auftreten.

Erfindungsgemäß wird dies durch die im Patentanspruch angegebenen Maßnahmen erreicht.

Im Ausgangszustand besteht zwischen dem Gehäuse und dem Dichtsitz des Dichtkegels ein Spalt, die Voröffnung. Somit sind alle Räume und Kanäle vor und hinter dem Ventildichtsitz mit Öl geringen Druckes gefüllt. Der Hauptsteuerkolben ist und der Hilfssteuerkolben ist nicht mit Steuerdruckluft beaufschlagt. Im Moment des Niederdrückens der Ziehkissenplatte erhöht sich der Öldruck in dem Raum über dem Dichtkegel bzw. Druckkolben in Abhängigkeit von der Drosselwirkung des Voröffnungsspaltes. Gleichzeitig baut sich derselbe Druck über den Steuerkanal in dem Raum zwischen Dichtkegel und Hauptsteuerkolben auf. Da der Dichtkegel gegen den von oben wirkenden Druck nicht schließen kann, weicht der Hauptsteuerkolben nach unten aus. Bei zum unteren Totpunkt des Ziehkissenhubes hin nachlassender Ölströmung schließt der Dichtkegel immer mehr und hält dadurch den Ölarbeitsdruck über dem Ventil konstant. Im Moment des Bewegungsstillstandes und der einsetzenden Rückbewegung bricht der Ölarbeitsdruck zusammen, der Hilfssteuerkolben wird mit Luft beaufschlagt und somit ein Öffnen des Dichtkegels verhindert.

Die Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Die zugehörige Zeichnung zeigt eine Schnittdarstellung des Druckbegrenzungsventils.

In einer mit den Kanälen und Räumen des Druckmediums, vorzugsweise Öl, in Verbindung stehenden Bohrung des Ventilgehäuses 2 ist der Dichtkegel 8 beweglich angeordnet. Auf diesem sitzt mittels einer Verjüngung 1 der separat geführte Druckkolben 10. Weiterhin ist der Dichtkegel 8 axial mit einem Steuerkanal 3 versehen. Auch ist der Dichtkegel 8 fest mit dem einen Ende der Kolbenstange 9 verbunden. Am anderen Ende der Kolbenstange 9 sitzt der Hilfssteuerkolben 7, der im Hilfssteuerzylinder gleitet. Auf der Kolbenstange ist der Hauptsteuerkolben 5 beweglich angeordnet, der im Hauptsteuerzylinder 6 gleitet. Zwischen dem Dichtkegel 8 und dem Steuerkolben 5 befindet sich je nach Stellung dieser beiden ein Spalt oder Raum 4.

Die Funktion wird im Zusammenhang mit dem Arbeitszyklus des Ziehkissens erklärt. Im Ausgangszustand besteht zwischen dem Gehäuse 2 und dem Ventildichtsitz des Dichtkegels 8 ein Spalt, die Voröffnung. Somit sind die Räume und Kanäle vor und hinter dem Ventildichtsitz des Dichtkegels 8 mit Öl geringen Druckes gefüllt. Der Hauptsteuerzylinder 6 ist mit Steuerluftdruck beaufschlagt. Hilfssteuerkolben 7 ist nicht beaufschlagt. Der Dichtkegel 8 sitzt entsprechend dem Öldruck spaltfrei (Raum 4) auf dem Hauptsteuerkolben 5 auf. Im Moment des Niederdrückens der Ziehkissenplatte erhöht sich der Öldruck in dem Raum über dem Dichtkegel 8 bzw. Druckkolben 10 in Abhängigkeit von der Drosselwirkung des Voröffnungsspaltes. Gleichzeitig baut sich derselbe Druck im Raum 4 zwischen Dichtkegel 8 und Hauptsteuerkolben 5 über den Steuerkanal 3 auf. Da der Dichtkegel 8 gegen den von oben wirkenden Druck nicht schließen kann, weicht der Hauptsteuerkolben 5 nach unten aus. Es bildet sich ein flächenproportionales Druckgleichgewicht zwischen Ölarbeitsdruck und Steuerdruckluft aus. Die räumliche Auftrennung der Steuerfläche und der Dichtfläche des Ventilkegels in Form des Dichtkegels 8 und des Druckkolbens 10 schafft stabile Druck- und Kraftwerte. Somit kann für das Ziehkissen ein ruhiger, schwingungsfreier Lauf erreicht werden. Bei zum unteren Totpunkt des Kissenhubes hin nachlassender Ölströmung schließt der Dichtkegel 8 immer mehr und hält dadurch den Ölarbeitsdruck über dem Ventil konstant. Da im Moment des Bewegungsstillstandes un der einsetzenden Rückbewegung der Ölarbeitsdruck zusammenbricht, wird der Hilfssteuerkolben 7 mit Luft beaufschlagt und somit ein Öffnen des Dichtkegels 8 verhindert. Die Sperrung der Ziehkissenaufwärtsbewegung ist damit realisiert.

Claims (1)

1. Druckbegrenzungsventil für hydropneumatische Ziehkissen, das zwischen dem Ziehkissenzylinderraum und dem Ölbehälter angeordnet ist und einen in einem Ventilgehäuse beweglich angeordneten Ventileinsatz mit einem Dichtkegel aufweist, der mit einem pneumatischen Hilfssteuerkolben verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß auf der dem Dichtkegel (8) mit dem Hilfssteuerkolben (7) verbindenden Kolbenstange (9) ein Hauptsteuerkolben (5) gleitet und daß im Dichtkegel (8) ein Steuerkanal (3) als Verbindung zwischen dem Ölraum des Ziehkissens und der zum Hauptsteuerkolben (5) hinweisenden Trennfläche des Dichtkegels (8) angeordnet ist.