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Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Parallel-
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haltung des Stößels an hydraulischen Stanzpressen während seiner Abwärtsbewegung
mit Hilfe von Kolben-Zylinderanordnungen (Stützzylinder), die zwischen Pressenständer
und -Stößel angeordnet sind und deren Zylinderräume an einen hydraulischen Regelkreis
angeschlossen sind, welcher den Druck des Druckmittels in den einzelnen Zylinderräumen
derart steuert, daß bei einsetzender Verkantung des Stößels der Gegendruck der Stützzylinder
an den entsprechenden Stellen des Stößels gesteigert wird, um einer Schiefstellung
entgegenzuwirken.
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Hydraulische Stanzpressen werden im Hinblick auf eine wirtschaftliche
Auslastung häufig für Mehrfachstanzvorgänge eingesetzt, wobei je nach Art der Werkstücke
mehrere Stanzoperationen gleichzeitig oder aufeinanderfolgend ausgeführt werden
können. Bei solchen Mehrfachstanzungen aber auch bei einem Stanzvorgang an einem
einzigen Werkstück, welches aufgrund seiner Stanzform den Stößel außermittig belastet,
besteht trotz der bestehenden mechanischen Gleitführung die Gefahr des Verkantens
des Stößels. Um der Verkantung entgegenzuwirken, ist es bekannt, zwischen Preßtisch
und Stößel hydraulische Abfang- bzw. Stützzylinder einzusetzen und den Druck in
den Zylinderräumen mit Hilfe einer Druckregeleinrichtung derart zu steuern, daß
bei einer beginnenden Verkantung der auf der Verkantungsseite liegende Stützzylinder
dem Stößel durch eine Steigerung des Druckmitteldruckes einen entsprechend größeren
Widerstand entgegensetzt. Bekannt ist eine solche Einrichtung z.B. aus der DE-PS
29 11 820.
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Die in der vorgenannten Druckschrift beschriebene Einrichtung dient
zur Schnittschlagunterdrückung an hydrat lischen Stanzpressen. Sie erfüllt aber
gleichzeitig die
Funktion einer Parallelhaltung des Stößels. Vorgesehen
sind bei dieser Einrichtung zwei voneinander unabhängige Abfangzylinder bzw. zwei
Gruppen von Abfangzylindern, die zu beiden Seiten des Stößels mit gleichem Abstand
von diesem angeordnet sind. Die Druckmittelräume dieser beiden Abfangzylinder bzw.
der beiden Abfangzylindergruppen sind an ein in besonderer Weise ausgebildetes Steuergerät
angeschlossen, welches außerdem mit dem Hauptzylinder der Stanzpresse und mit einem
Druckregelgerät verbunden ist. Dieses Steuergerät bewirkt, daß die Abfangzylinder
dem Stößel bei paralleler Absenkbewegung keinen nennenswerten Widerstand entgegensetzen.
Bei beginnender Verkantung bewirkt das Steuergerät eine Drucksteigerung des Druckmittels
in dem auf der Verkantungsseite liegenden Abfangzylinder. Da dieses bekannte Steuergerät
nur für den Anschluß von zwei voneinander unabhängigen Gruppen von Abf angzylindern
eignet ist, können praktisch nur Verkantungen in bezug auf eine Koordinatenachse
erißt werden. Mögliche Verkantungen des Stößels in der anderen Koordinatenrichtung
sind nicht erfaßbar. Sie sind auch dann nicht erfaßbar, wenn auf jeder Seite des
Stößels beispielsweise zwei Abfangzylinder nebeneinander angeordnet werden, da durch
den gemeinsamen Anschluß der auf einer Seite liegenden Zylinder an das Steuergerät
und die damit verbundene hydraulische Parallelschaltung unkontrollierbare Ausgleichsvorgänge
zwischen den beiden Zylinderräumen stattfinden, die sich am Steuergerät nicht auswirken
und daher für den Regelvorgang nicht berücksichtigt werden können.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Parallelhaltung
des Stößels an hydraulischen Stanzpressen zu schaffen, bei der mit Hilfe von Stützzylindern
an wenigstens vier Punkten, d h. auf jeder
Seite des Pressenstößels
an zwei nebeneinanderliegenden Punkten, voneinander unabhängige Gegenkräfte hervorgerufen
werden können, um einer Verkantung des Stößels in beiden Koordinatenrichtungen entgegenwirken
zu können. Überdies soll die Einrichtung auch der Unterdrückung des Schnittschlags
dienen.
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Die Lösung dieser Aufgabe besteht erfindungsgemäß in einer Einrichtung
zur Parallelhaltung des Stößels an hydraulischen Stanzpressen in der eingangs beschriebenen
Art, die durch nachstehende Merkmale gekennzeichnet ist: - bei einem Stößel mit
im wesentlichen rechteckigen Umrissen sind wenigstens vier unabhängig steuerbare
Stützzylinder vorgesehen und an den vier Ecken desselben angeordnet, - die Zylinderräume
der vier Stützzylinder sind über Einzelleitungen an getrennte Druckräume einer als
Steuergerät dienenden Mehrfachkolben-Zylinderj Anordnung angeschlossen, - die Mehrfachkolben-Zylinder-Anordnung
enthält wenigstens vier axial hintereinanderliegende unabhängige Zylinderräume,
in denen je ein doppelseitig beaufschlagter Kolben geführt ist, die gleichgroß sind
und starr an einer gemeinsamen Kolbenstange befestigt sind und - die Einzelleitungen
sind jeweils auf derselben Kolbenseite an die Zylinderräume angeschlossen, während
die auf der anderen Kolbenseite befindlichen Zylinderräume gemeinsam über eine Leitung
an ein Druckregelgerät, wie z.B. eine Drossel, angeschlossen sind, welches bei vorgegebener
Durchflußmenge auf einen konstanten Druckwert einstellbar ist.
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Um den Druck des Druckmittels auf der Seite des Druckregelgerätes
möglichst niedrig zu halten, schlägt die Erfindung eine zweckmäßige weitere Ausgestaltung
der Einrichtung vor, die durch folgende Merkmale gekennzeichnet ist: - die Mehrfachkolben-Zylinder-Anordnung
enthält fünf axial hintereinanderliegende unabhängige Zylinderräume, in denen in
den vier ersten Zylinderräumen je ein doppelseitig beaufschlagter Kolben und in
dem fünften Zylinderraum ein einseitig beaufschlagter Kolben geführt ist, wobei
alle Kolben gleichgroß sind und starr an einer gemeinsamen Kolbenstange befestigt
sind, - die Einzelleitungen sind jeweils auf derselben Kolbenseite der doppelseitig
beaufschlagten Kolben an die vier ersten Zylinderräume angeschlossen, während die
auf der anderen Kolbenseite aller fünf Kolben befindlichen Zylinderräume gemeinsam
an das Druckregelgerät angeschlossen sind, und - an dem Zylinderraum des einseitig
beaufschlagten Kolbens ist auf der nicht beaufschlagten Seite eine ins Freie führende
Lüftungsöffnung vorgesehen.
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Bei der Einrichtung nach der Erfindung sind wenigstens vier, an den
vier Ecken eines in den Umrissen. rechteckigen Stößels angreifende Stützzylinder
mit ihren Zylinderräumen an ein gemeinsames Steuergerät angeschlossen.
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Das Druckmittel dieser Zylinderräume beaufschlagt in diesem Steuergerät
vier gleichgroße Kolbenflächen eines Mehrfachkolbens, dessen abgewandten Kolbenfläche#
auf ein Druckmittel einwirken, welches über ein gemeinsames, auf einen vorgegebenen
konstanten Druck einstellbares Druckregelgerät, z.B. eine Konstantdruckdrossel,
infol-i
ge einer entsprechenden Verschiebung des Mehrfachkolbens
abfließen kann. Der Druck dieses Druckregelgerätes wird beispielsweise so eingestellt,
daß bei einer Parat lelbewegung des Stößels die von allen Stützzylindern auf den
Stößel ausgeübte Gegenkraft etwa 10 % der Preßkraft beträgt.
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Eine Bewegung des Mehrfachkolbens während des Nachgebend der Stützzylinder
ist nur möglich, wenn die Summe der durch die Beaufschlagung der Stützzylinder am
Mehrfachkolben hervorgerufenen Kraft größer ist als die Gegenkraft, die sich durch
den vorgegebenen Druckwert des Druckregelgerätes und damit durch die Beaufschlagung
des Mehrfachkolbens auf der Gegenseite ergibt. Bei paralleler Führung des Stößels
sind die Drücke des Druckmittels in den Zylinderräumen der Stützzylinder untereinander
gleich. Der Mehrfachkolben wird somit während der Arbeitsbewegung des Stößels durch
eine Kraft bewegt, die die Summe aus vier gleichgroßen Teilkräften ist. Bei einsetzender
Verkantung des Stößels wird dieses Gleichgewicht gestört. Soweit beispielsweise
in einem Stützzylinder durch die Verkantung der Druck abfällt, steigt automatisch
in den Zylinderräumen; der anderen Stützzylinder der Druck auf einen solchen Wert,
daß die Summe aller auf den Mehrfachkolben einwirkenden vier Teilkräfte wieder dem
Wert bei paralleler Führung des Stößels entspricht. Dies bedeutet aber, daß sich
bei einem Druckabfall in einem Stützzylinder der Druck in anderen Stützzylindern
entsprechend erhöhen muß, d.h. daß diese Stützzylinder dem Stößel einen größeren
Widerstand entgegensetzen und damit der Verkantung entgegenwirken.
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Das an sich bekannte Druckregelgerät ist so ausgebildet, daß dem vorgegebenen
Druckwert auch eine bestimmte
Durchflußmenge entspricht. Infolge
dieser Eigenschaft wirkt die erfindungsgemäße Einrichtung gleichermaßen als Einrichtung
zur Unterdrückung des Schnittschlags.
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Im Moment des Schnittbruchs verlagert sich die gesamte Preßkraft auf
die Stützzylinder, womit eine schlagartige Erhöhung des Druckes der Flüssigkeit
verbunden ist.
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Da aber das Druckregelgerät auf eine vorgegebene, vergleichsweise
geringe Abflußmenge eingestellt ist, kann die Flüssigkeitsmenge, die aufgrund der
stark erhöhten Belastung der Stützzylinder aus den Zylinderräumen austreten will,
nicht abfließen. Das Druckregelgerät wirkt vielmehr für diese Überschuß-Flüssigkeitsmenge,
wie eine Flüssigkeitssperre, was zur Folge hat, daß die Stützzylinder nicht nachgeben
können und sich praktisch wie starre Körper verhalten. Damit wird aber der Stößel
im Moment des Schnittbruchs an einer schlagartigen Beschleunigung gehindert und
folglich werden auch die damit verbundenen unerwünschten Nebenwirkungen wie starke
Geräuschentwicklung und erhöhter Verschleiß der Werkzeuge und der Presse selbst
vermieden.
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Die bei der Weiterbildung der Erfindung vorgesehene Verwendung eines
Mehrfachkolbens mit fünf Einzelkolben führt auf einfache Weise zu einer erheblichen
Vergrößerung der aus den Einzelflächen gebildeten wirksamen Gesamtfläche für die
Einwirkung des Druckmittels auf der Seite des Druckregelgerätes und bietet damit
den bedeutsamen Vorteil, daß der Regelkreis mit den zugehörigen Einrichtungen mit
einem weitaus geringeren Betriebs druck betrieben werden kann.
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Ein in der Zeichnung dargestelltes Ausführungsbeispiel der Erfindung
wird nachstehend näher erläutert. Es zeigen: Figur 1 eine schematische Seitenansicht
einer Stanzpresse
mit einer Prinzipdarstellung einer Ein-! richtung
zur Parallelhaltung und Figur 2 in einem Grundriß die räumliche Anordnung der vier
Stützzylinder an einer Stanzpresse in Verbindung mit der hydraulischen Steuerung
nach Figur 1.
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Dargestellt ist in Figur 1 der mittlere Teil eines Pressenständers
1, der einen Pressentisch 2 trägt und an dem oberhalb desselben ein Hauptzylinder
3 gelagert ist mit einem axial bewegbaren Kolben 4, der an seinem unteren Ende mit
dem Pressenstößel 5 fest verbunden ist An den seitlichen Enden des Pressenstößels
5 sind Führungsstangen 6 vorgesehen, die entweder am Pressenstößel oder am Pressenständer
befestigt sind und der mechanischen Parallelführung des Pressenstößels 5 während
der Arbeits- und Rückholbewegung dienen.
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In bezug auf eine quer zur Bewegungsrichtung verlaufende Ebene. ist
der Pressenstößel 5 als rechteckige Platte ausgebildet. Die für die Stanzbearbeitung
verwendeten Oberwerkzeuge werden in geeigneter Weise an der Unterseite des Pressenstößels
5 befestigt. Bei dem Ausführungsbeispiel ist der Einfachheit halber nur ein einziges
Oberwerkzeug 7 mittig zum Pressenstößel 5 und zum Hauptzylinder 3 vorgesehen. Das
zugehörige Unterwerkzeug 8, welches das zu bearbeitende Werkstück 9 trägt, ruht
auf dem Pressentisch 2.
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Weiter sind auf dem Pressentisch 2 vier gleichgroße Stützzylinder
10, 11, 12 und 13 gelagert, in denen einseitig beaufschlagte Kolben geführt sind,
deren Kolbenstangen aus dem Zylindergehäuse herausragen und während; der Arbeitsbewegung
des Pressenstößels und Beaufschla-
gung der Zylinderräume mit dem
Pressenstößel 5 in Druckberührung stehen. Der Kraftangriff an dem Pressenstößel
5 erfolgt an den vier Ecken desselben symmetrisch zur senkrechten Mittelachse 14
und damit zur Längsachse des Hauptzylinders 3.
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Der druckkontrollierte Abfluß des Druckmittels aus den Zylinderräumen
der Stützzylinder 10 bis 13 erfolgt mit Hilfe eines Steuergerätes 15, welches als
Mehrfachkolben-Zylinder-Anordnung ausgebildet ist. Dieses Steuergerät enthält fünf
axial hintereinanderliegende, voneinander unabhängige Zylinderräume 16, 17, 18,
19 und 20, die zweckmäßigerweise in einem einteiligen Zylinder4 gehäuse zusammengefaßt
sind. In jedem Zylinderraum 16 bis 20 ist ein Kolben 16a, 17a, 18a, 19a und 20a
längsverschiebbar geführt. Alle Kolben sind durch gleichlange Kolbenstangen starr
miteinander verbunden.
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An jeden einzelnen Zylinderraum 16, 17, 18 und 19 ist jeweils auf
der Seite der Kolbenstange einer der Stützzylinder 10 bis 13 über Einzelleitungen
21, 22, 23 und 24 angeschlossen. Alle Zylinderräume 16 bis 20 enthalten auf der
gegenüberliegenden Seite des Kolbens je eine Anschlußöffnung, die über Verbindungsleitungen
25, 26, 27, 28 und 29 und eine gemeinsame Leitung 30 an ein: Druckregelgerät 31
angeschlossen sind. Dieses Druckregelgerät kann beispielsweise eine Konstantdruckdrossel
sein, die bei einer vorgegebenen Durchflußmenge für das aus dem Steuergerät 15 austretende
Druckmittel auf einen konstanten Druckwert einstellbar ist. An die Verbindungsleitung
30 zwischen Steuergerät 15 und Druckre-, gelgerät 31 ist weiterhin über ein Rückschlagventil
32 eine zu einer Druckflüssigkeitsquelle führende Leitung 33 angeschlossen. Zur
Kontrolle des eingestellten Druck wertes dient ein Anzeigegerät 34. Bei dem Steuergerät
15
ist in der Wandung des Druckmittelraumes auf der Seite des Kolbens 20a, die nicht
beaufschlagt ist, eine Lüftungsöffnung 35 enthalten.
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Die Funktionsweise der Einrichtung ist folgende: Bei Beginn der Arbeitsbewegung
des Pressenstößels 5 üben die Stützzylinder 10 bis 13 auf diesen eine Gegenkraft
in der Größe von etwa 10 ## der Preßkraft aus. Her vorgerufen wird diese Gegenkraft
durch das in den Zylinderräumen der vier Stützzylinder 10 bis 13 unter einem vorgegebenen
Druck stehende Druckmittel. Mit diesem Druck greift das Druckmittel gleichzeitig
an den Ringflächen der Kolben 16a, 17a, 18a und 19a des Steuergerätes 15 an. Der
Druck des Druckmittels in den Räumen auf der Gegenseite der Kolben 16a bis 20a wird
so gewelt, daß die durch dieses Druckmittel in den einzelnen Zylinderräumen 16 bis
20 hervorgerufenen Teilkräfte insgesamt eine auf den Mehrfachkolben einwirkende
Gegenkraft ergeben, die bei der gewünschten Stützkraft der Stützzylinder am Pressenstößel
5 geringfügig niedri ger ist als die in der Gegenrichtung auf den Mehrfachkolben
einwirkende Summenkraft. Während der Arbeitsbewegung des Pressenstößels 5 bewegt
sich auch der Mehr fachkolben des Steuergerätes 15, wobei das in den Zylinderräumen
16 bis 19 eingeschlossene Druckmittel durch die Leitungen 25, 26, 27, 28 und 29
sowie die Verbindungsleitung 30 über das Druckregelgerät 31 bei Einhaltung des vorgegebenen
Druckwertes abfließt.
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Im Falle einer Verkantung des Pressenstößels 5, beispielsweise im
Sinne einer Neigung nach unten auf der Seite der Stützzylinder 10 und 11 tritt in
den Druckmittelräumen der Stützzylinder 12, 13 eine Entlastung des Druckmittels
ein. Als Folge hiervon verringern sich
die auf den Mehrfachkolben
in den Zylinderräumen 18 und 19 ausgeübten Teilkräfte. Das weitere Absenken des
Preise senstößels 5 und damit das weitere Nachgeben der Stützzylinder 10 bis 13
zwingt auch den Mehrfachkolben zur Weiterbewegung.Dies ist aber nur möglich, wenn
sich zwangsläufig der Druck in den Druckmittelräumen der Stützzylinder 10 und 11
um ein solches Maß erhöht, daß 1 die Summe der vier Teilkräfte, die auf den Mehrfachkolben
einwirken, dem vorgegebenen Wert für die Überwindung des Gegendruckes entspricht.
Auf diese Weise wirken die Stützzylinder einer beginnenden Verkantung durch eine
entsprechende Erhöhung des Druckes des Druckmittels an den entsprechenden Stellen
automatisch entgegen.
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Mit dem Zurückfahren des Stößels 5 nach beendetem Stanze vorgang
werden zugleich die Kolben der Stützzylinder 10 bis 13 in ihre Ausgangsstellung
zurückbewegt. Bewirkt wird diese Rückbewegung durch das von der Druckmittelquelle
über das Rückschlagventil 32 zugeführte Druckmittel, welches in den Druckmittelräumen
16 bis 20 auf den Mehrfachkolben einwirkt und diesen ebenfalls in seine Ausgangsstellung
zurückbewegt, wobei die Kolben 16a bis l9a das in den entsprechenden Druckmittelräumen
eingeschlossene Druckmittel über die Leitungen 21 bis 24 in die Druckmittelräume
der Stützzylinder 10 bis 13 zurückdrücken.
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Wie bereits erwähnt, bewirkt die Einrichtung auch eine Unterdrückung
des Schnittschlags im Moment des Schnittbruchs. Worauf diese Wirkung beruht, ist
vorstehend bereits ausgeführt.
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Das Steuergerät kann auch mit vier Zylinderräumen und vier Kolben
ausgebildet sein. Die Funktionsweise ist die gleiche wie bei dem vorstehend beschriebenen
Steuergerät mit fünf Zylinderräumen. Es ist lediglich auf ergerät ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
mit fünf Zylinderräumen. Es ist
der Seite des Druckregelgerätes
für das Druckmittel ein entsprechend höherer Druckwert vorzusehen, da die an dem
fünften Kolben vorhandene wirksame Kreisquerschnittst fläche als Angriffsfläche
für die Erzeugung des Gegendrucks fehlt.
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