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Hydraulische Presse
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Die Erfindung bezieht sich auf eine hydraulische Presse mit hoher
Rt#cklaufgescbwindigkeit, insbesondere zum Ziehen, mit nur einem hydraulischen Antrieb
für die Zylinder-Kolben-Raume des Stößels und dem axial gegenüberliegend im Tisch
der Presse gelagerten Gegenhalter, der auch als Ausstoßer einsetzbar ist, bei der
beim Rückhub die Wirkfläche des Stößels im Rückhubraum und des Gegenhalters im Rückhubraum
sowie beim Arbeitshub die Wirkfläche des Stößels im Preßraum mit dem hydraulischen
Hauptantrieb verbindbar sind, wobei beim Arbeitshub das Druckmittel im Preßraum
des Gegenhalters gegen Druckbegrenzungsventile auspreßbar ist.
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Nach dem DE-PS 902002, G3-PS 1037385 ist eine hydraulische Presse
zum Ziehen vorgeschlagen mit einer im Kopfstück der Presse angeordneten Zylinder-Kolben-#;inheit,
deren Kolben bzw.
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Stößel die Stößelplatte trägt, der axial gegenüberliegend im Tisch
der Presse ein Gegenhalter gelagert ist, welcher sich auf den Kolben einer Zylinder-Kolben-Einheit
bzw. Ziehkissen abstützt. Diese Zylinder-Kolben-Einheiten sind von einem hydraulischen
Hauptantrieb antreibbar, der als Pumpe ausgebildet ist. Beim Arbeitshub ist der
Preßraum des Stößels über Steuerventile mit der Pumpe verbindbar und während des
Umformvorganges ist das Druckmittel aus dem Preßraum des Gegenhalters durch die
Stößelbewegung gegen ein Druokbegrenzungsventil auspreßbar. Siehe auch US-PS 320574.
F~ur die Rückhubbewegung des Stößels und des Gegenhalters über ihren Rückhubweg
sind ihre Rüc khubzylinde rräume über Steuerventile mit der Pumpe verbunden. Die
Verbindung der Rückhubräume des Stößels und des Gegenhalters über den Rückhubweg
des Gegenhalters mit der Pumpe führt zu einer Geschwindigkeitsminderung gegenüber
dem Stößel auf seinen Resthubweg, da gleichzeitig zwei Zylinderräume mit Druckmittel
durch eine Pumpe füllbar sind. Diese Geschwindigkeitsminderung erhöht die Hubzeit
und senkt den Werkstückausstoß der Presse.
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Bei notwendigen Ausstoßkräften, die über die minimale Ausstoßkraft
hinaus reichen, kommt der Gegenhalter durch die zu überwindende Gegenkraft zum Ausstoßen
des Werkstückes
zum Stillstand und zwar bedingt durch die parallel
schalteten Zylinderrückhubräume vom Gegenhalter und vom Stößel, strömt das Druckmittel
in den R~uckhubraum des Stößels, da am Stößel die kleinste Gegenkraft wirkt und
bewegt diesen zum oberen Tot punkt. Im oberen Totpunkt des Stößels wird der Druckmittelstrom
abgeschalten. Erst durch erneutes Zuschalten der Pumpe zum Gegenhalter ist er in
seine obere Stellung zu bewegen. Damit ist eine Geschwindigkeitsminderung über den
Gegenhalterweg und eine Erhöhung der Teileausstoßzeit bzw. Teileausbringzeit verbunden,
die es zu vermeiden gilt.
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Ziel der Erfindung ist es, eine hydraulische Presse nach dem Oberbegriff
des Erfindungsanspruches so weiter zu verbessern, daß die Rückhubzeit des Stößels
und des Gegenhalters bei nur einem hydraulischen antrieb der Presse durch Vermeidung
der Rücklaufgeschwindigkeitsminderung über den Rückhubweg des Gegenhalters senkbar
ist, um den Teileausstoß zu erhöhen.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine hydraulische Presse nach dem Oberbegriff
des Erfindungsanspruches so weiter auszubilden, daß bei nur einem hydraulischen
Antrieb der Stößel und der Gegenhalter eine gleiche Rücklauige schovindigkelt über
ihren gemeinsamen Rückhubweg aufweisen, die bei minimaler Ausstoßerkraft gleich
bzw. nahezu gleich groß der RLicklaufgeschwindigkeit den Stößels über seinen Restrückhubweg
ist, ausgenommen des Dämpfungsweges des Gegenhalters vor seinen oberen Totpunkt.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß über dem Rückhubseg
des Gegenhalters der Gegenhalter mit dem Stößel eine formschlüssige Antriebsverbindung
über ein im Werkzeug umgeformtes Werkstück aufweist, dessen Kolbenstangenquerschnittsfläche
und Ringkolbenfläche gleich groß bzw. nahezu gleich groß ausgebildet sind. Damit
ist eine gleiche Riicklaufge schwindigkeit über den Gegenhalterweg von Gegenhalter
und Stößel gesichert und bei minimaler Ausstoßkraft auch gegenüber dem Restrückhubweg
des Stößels eine gleiche bzw. nahezu gleiche R~ucklaufgeschwindigkeit möglich. Der
Rtickhubraum und
der Differenzkolbenraum des Gegenhalters sind über
Antriebsleitungen zusammengeschalten und mit dem Antrieb über Steuerventile verbindbar,
wobei der Differenzkolbenraum über ein in seiner Antriebsleitung angeordneten Steuerventil
druckabhängig zuschaltbar oder auf Ablauf schaltbar ist, indem deren hydraulische
Stelleinheit an die Antriebsleitung zum Rückhubraum angeschlossen ist. Damit ist
eine Rücklaufgeschwindigkeitserhöhung von Stößel und Gegenhalter ohne höheren Energieaufwand
möglich. Das Druckmittel im Preßraum des Stößels ist durch das Füllventil vorspannbar
und über das Füllventil dem Ablauf sowie über eine weitere Verbindungsleitung mit
gegeneinander gerichteten Rückschçlgventilen dem Rückhubraum des Stößels zuführbar,
wobei ein Rückschlågventil steuerbar ist und der Rückhubraum des Stößels ist über
seinen weiteren RUckhubweg mit Überschneidung über den Dämpfungsweg des Gegenhalters
dem Antrieb über ein Steuerventil zuschaltbar.
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Durch diese Ausbildung und Anordnung ist eine hohe Rücklaufgeschwindigkeit
bei minimaler Ausstoßkraft über dem Rückhubweg des Stößels und des Gegenhalters
erreichbar, da die Rücklaufgeschwindigkeit über den Weg des Gegenhalters gleich
groß bzw. nahezu gleich groß der Rücklaufgeschwindigkeit des Stößels über seinen
weiteren R~uckhubweg ist. Bs ist damit ein erhöhter Teileausstoß möglich, ohne höheren
Energieaufwand und ohne nennenswert höheren Steueraufwand. Bei Ansteigen der Gegenkraft
zum Ausstoßen des Werkstückes aus dem Werkzeug über die minimale Ausstoßkraft hinaus,
paßt sich automatisch die Rücklaufgeschwindigkeit gleich Ausstoßgeschwindigkeit
der erforderlichen größeren Aus stoßkraft an, ohne das der Gegenhalter zum Stillstand
kommt und durch zeitaufwendige Ansteuerung der Ausstoßvorgang beendet werden muß.
Die dadurch erreichte Rücklaufgeschwindigkeit führt gleichfalls zu einen höheren
Teileausstoß ohne nennenswerten höheren Aufwand.
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Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel erläutert.
Im nicht dargestellten Ständer der Presse ist im Kopfstück der Zylinder 1 mit dem
darin verschiebbar geführten Stößel 2, der als Differenzkolben ausgebildet ist und
im
Pressentisch 60 der Gegenhalter 3 mit seinem Zylinder 4 und dem
darin verschiebbar geführten Gegenhalterkolben 5 angeordnet. Die aus den Zylindern
1, 4 herausragenden freien Enden der Kolbenstangen 6, 7 tragen beim Stößel 2 die
Stößelplatte 8 mit der Schaltkurve 9 und beim Gegenhalter 3 die Druckplatte 10 mit
der Schaltkurve 11. All der Stößelplatte 8 ist das Oberwerkzeug 59 und auf dem Pressentisch
60 das Unterwerkzeug 61 mit dem Werkzeughalter 62 befestigt, der sich auf die Druckplatte
10 abstützt. Zur Begrenzung der Hubwege des Stößels 2 und des Gegenhalters 3 sind
am Ständer die Hubbegrenzungsschalter 12, 13, 14 und 15 vorgesehen, desweiteren
der Schalter 16 zum Abschalten der Eilgangsbewegung des Stößels 2 abwärts und der
Dämpfungsschalter 17 zur Dämpfung der Rücklaufbewegung des Gegenhalters 3 vor oberen
Totpunkt, die im Zusammenwirken mit den Schaltkurven 9, 11 Steuerimpulse an die
Pressensteuerung zum Schalter der Steuerventile 22, 25 und 51 abgeben. Der Preßraum
18 des Stoßels 2, gebildet im Zylinder zwischen der Kolbenfläche 19 des Stößels
2 und dem Zylinderdeckel mit Füllventil 20, ist über die Antriebsleitung 21 und
über das Steuerventil 22 mit der Antriebsleitung 23 des Antriebes 24 oder über Zuschaltung
der Zeitung 36 sowie über das Steuerventil 25 mit dem Ablauf 26 verbunden. Die Antriebsleitung
21 weist einen Anschluß für ein Druckbegrenzungsventil 28 auf. Der Preßraum 18 ist
desweiteren über ein Füllventil 20 mit dem Ablauf 29 und über eine weitere Verbindungsleitung
30 mit gegensinnig angeordneten Rückschlagventilen 34 und 35 mit dem Rückhubraum
33 des Stößels 2 verbindbar, wobei ein RUckschlagventil 34 steuerbar ausgeführt
ist.
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Das Füllventil besitzt zwei dffnungsstellungen, die eine als Drosselstellung
zur Vorspannung des Preßraumes 18, damit eine optische Füllung des Rückhubraumes
33 über den Rückhubweg des Gegenhalters 3 erreichbar ist und die andere dffnungsstellung
zur annsherind drucklosen Zuführung des Druckmittels in den Ablauf 29 und zwar über
den weiteren R~uckhubweg des Stößels 2 zu seinen oberen Totpunkt. In der den Riickhubraum
33 mit dem Steuerventil 22 verbindbaren Antriebs- und Rücklaufleitung 37 sind in
den parallel zueinander
liegenden Antriebszweig 38 ein Rückschlagventil
39 und in den Rücklaufzweig 40 ein Druckbegrenzungsventil 41 eingebracht. Der Rückhubraum
33 des Stößels 2 ist über das Steuerventil 22 mit dem Antrieb 24 oder über die Leitung
36 und das Steuerventil 25 mit dem Ablauf 26 verbindbar. Der Antrieb 24 ist als
Regelpumpe ausgebildet. Die Antriebs- und Rücklaufleitung 37 weist zwischen dem
Rückschlagventil 39 und dem Steuerventil 22 eine Anschlußstelle 32 für eine Verbindungsleitung
42 mit einem Rückschlagventil 43 auf, die an die Antriebsleitung 44 des Rückhubraumes
45 des Gegenhalters 3 angeschlossen ist. Der Rückhubraum 45 des Gegenhalters 3 ist
mit seiner Antriebsleitung 44 über eine Anschlußstelle 46 am Steuerventil 25 angeschlossen
und durch das Steuerventil 25 über die Leitung 36 und das Steuerventil 22 mit dem
Antrieb 24 verbindbar. Die Antriebsleitung 44 weist eine Abzweigstelle 47 für eine
Antriebsleitung 48 über das Steuerventil 51 zum Differenzkolbenraum 49 des Gegenhalters
3 auf.
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Der Rückhubraum 45 und der Differenzkolbenraum 49 des Gegenhalters
3 sind über die Antriebsleitungen 44 und 48 zusammengeschalten, wobei der Differenzkolbenraum
49 über ein in seiner Antriebsleitung 48 angeordnetes Steuerventil 52 druckabhängig
zuschaltbar oder auf Ablauf 55 schaltbar ist, indem deren hydraulische Stelleinheit
53 an der Antriebsleitung 44 dem Rückhubraum 45 angeschlossen ist. In der Antriebsleitung
48 ist vor dem Steuerventil 52 ein weiteres Steuerventil 51 vorgesehen, durch welches
der Differenzkolbenraum 49 während des Umformweges bzw. Umformvorganges mit dem
Ablauf 26 über die Leitung 50 und das Steuerventil 25 verbindbar ist. Am Rückhubraum
45 bzw. Preßraum 45 ist weiterhin ein Druckbegrenzungsventil 56 angeschlossen, über
welches beim Umformvorgang durch den Stößel 2 das Druckmittel in den Ablauf 57 auspreßbar
ist. Während der Rückhubbewegung des Gegenhalters 3, als Bewegung vom unteren Totpunkt
zum oberen Totpunkt, ist das Druckbegrenzungsventil 56 vom Rückhubraum 45 nicht
dargestellt abgeschalten. Die Ringkolbenfläche 31 des Stößels 2 und die Kolbenstangenquerschnittsfläche
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des Gegenhalters 3 sind gleich groß bzw. nahezu gleich groß ausgebildet. Die Zeichnung
zeigt die hydraulische Presse mit dem Stößel 2 und Gegenhalter 3 in oberer Totpunktlage
und die Ventile 20, 22, 25, 51, 52 sowie den Antrieb 24 in seiner Ausgangsstellung
vor Beginn der Abwärtsbewegung des Stößels 2. Nach der Zuführung eines umzuformenden
Werkstückes 63 in das Werkzeug 61, 59 ist über ein nicht dargestelltes Bedienteil
das Steuerventil 22 in seine Stellung 2 zu schalten, damit ist der Preßraum 18 mit
dem Antrieb 24 und der Rückhub 33 mit dem Ablauf 26 verbundene Das von den Antrieb
24 in den Preßraum 18 des Stößels 2 geförderte. Druckmittel bewegt den Stößel 2
im Eilgang bis zum Schalter 16 und danach im Preßhub zur Umformung des Werkstückes
63 bis zum Endschalter 13 abwärts.
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Während dieser Stößelbewegung wird das Druckmittel aus den Rückhubraum
33 des Stößels 2 über das Druckbegrenzungsventil 41 ausgepreßt und dem Ablauf 26
zugeführt Xit Beginn des Preßhubes setzt das Oberwerkzeug 59 auf das Werkstück 63
auf und wird zwischen dem Oberwerkzeug 59 und dem Unterwerkzeug 62 entsprechend
der am Druckbegrenzungsventil 56 eingestellten Gegenhalterkraft eingespannt. Anschließend
erfolg die Umformung des Werkstückes 63 im Werkzeug 59, 61 wobei der Gegenhalter
3 über den Umformweg durch den Stößel 2 gegen die am Druckbegrenzungsventil 56 eingestellte
Gegenhalterkraft verschoben wird, indem das Druckmittel im Rückhubraum 45 bzw. Preßraum
45 des Gegenhalters 3 über das Druckbegrenzungsventil 56 in den Ablauf 57 preßbar
ist. Der Differenzkolbenraum 49 des Gegenhalters 3 ist bei der Bewegung des Gegenhalters
3 zum unteren Totpunkt zum Nachsaugen von Druckmitteln über die Steuerventile 52,
51 und 25 mit dem Ablauf 26 verbunden. Der Hubbegrenzungsschalter 15 oder der Hubbeg'renzungsschalter
13 begrenzt den Weg des Stößels 2 und des Gegenhalters 3 und schaltet das Steuerventil
22 in seine Stellung 0. P~ur die RUckhubbewegung des Gegenhalters 3 und des Stößels
2 schaltet der Hubbegrenzungsschalter 15 oder 13 und bei Einzelhub das Bedienteil
durch Betätigung des Steuerventiles 25 in Stellung 2, das Steuerventil 51 in
Stellung
1, das steuerbare Rückachlagventil 34 in seine Öffnungsstellung und das Püllventil
20 in seine Öffnungsstellung, desweiteren wird das Druckbegrenzungsventil 56 abgeschalten.
Das Füllventil 20 nimmt dabei zwischen dem Hubbegrenzungsschalter 15 und dem Dämpfungsschalter
17 eine Öffnungsstellung ein, die über Drosselwirkung eine Vorspannung des Druckmittels
im Preßraum 18 des Stößels 2 ermöglicht, um eine optimale Füllung des Rückhubraumes
33 zu erreichen. Durch die Verbindung des Antriebes 24 mit dem Rückhubraum 45 und
dem Differenzkolbenraum 49 bewegt sich der Gegenhalterkolben 5 durch das zugeführte
Druckmittel und damit der Stößel 2 über seine formschlüssige Verbindung über Oberwerkzeug
59, Werkstück 63 und Werkzeuggegenhalter 62 mit dem Gegenhalter 3 bis in die obere
Totpunktlage des Gegenhalters 3, wobei der Rückhubraum 33 des Stößels 2 zwischen
dem Hubbegrenzungsschalter 15 und dem Dämpfungsschalter 17 keine hydraulische Verbindung
mit dem Antrieb 24 besitzt.
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Während dieser Stößelhewegung wird das Druckmittel vom Preßraum 18
dem Rückhubraum 33 und das überschttssige Druckmittel dem Ablauf 29 zugeführt. Beim
Anfahren des Dämpfungsschalters 17 durch den Gegenhalter 3 wird das Steuerventil
25 und das Steuerventil 51 in ihre Stellung 0 und das Steuerventil 22 in Stellung
1 geschaltet, damit ist der Rückhubraum 33 dem Antrieb 24 zuge schalten. Der Gegenhalter
3 und der Stößel 2 bewegen sich mit Dämpfungsgeschwindigkeit über wenige Millimeter
Dämpfungsweg 64 bis der Gegenhalter 3 am Unterwerkzeug 61 zum Stillstand kommt oder
bis zum Hubbegrenzungsschalter 14. Danach wird die gesamte Fördermenge des Antriebes
24 dem Rückhubraum 33 des Stößels 2 zugeführt und diese bewegt sich ohne Schaltverzögerung
mit max. Rücklaufgeschwindigkeit in seine obere Totpunktlage beim Hubbegrenzungsschalter
12. Das Steuerventil 52 ist auf eine minimale Ausstoßerkraft eingestellt. Bei dieser
Ausstoßerkraft ist die Rücklaufgeschwindigkeit des Gegenhalters 3 und des Stößels
2 über dem Rückhubweg des Gegenhalters 3 zwischen dem Hubbegrenzungsschalter 15
und dem Dämpfungsschalter 17 gleich groß bzw. nahezu gleich groß der Rücklaufgeschwindigkeit
des. Stößels 2 über seinen weiteren Rückhubweg zwisch-en dem Hubbegrenzungsschalter
14 und dem Hubbegrenzungsschalter 12. Ist an einer Stelle des Rückhubweges, gleich
Ausstoßerweg des Gegenlialters 3 eine
Ausstoßerkraft erforderlich,
die über die eingestellte Ausstoßerkraft am Steuerventil 52 hinausgeht, dann steigt
der Druck im Rückhubraum 45 und im Differenzkolbenraum 49 und das Steuerventil 52
schaltet automatisch den Differenzkolbenraum 49 ab, bis der-erhöhte Widerstand überwunden
ist.
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Fällt danach die erforderliche Ausstoßerkraft unter die eingestellte
Ausstoßerkraft am Steuerventil 52 zurück, dann wird der Differenzkolbenraum 49 wieder
zuge schalten und der Stößel 2 und Gegenhalter 3 bewegen sich wieder mit max.
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Rücklaufge schwindigkeit.
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Aufstellunz der verwendeten J3ezug:szeïcßen 1. Zylinder .2. Stößel
3. Gegenhalter 4. Zylinder 5. Gegenhalterkolben Kolbenstange 7. Kolbenstange 8.
Stößelplatte 9. Schaltkurve 10. Druckplatte 11. Schaltkurve 12. Hubbegrenzungsschalter
13. Hubbegrenzungsschalter 14. Hubbegrenzungsschalter 15. Hubbegrenzungsschalter
16. Schalter 17. Dämpfungsschalter 18. Preßraum 19. Kolbenfläche 20. Zylinderdeckel
mit Füllventil 21. Antriebsleitung 22. Steuerventil 23. Antriebsleitung 24. Antrieb
25. Steuerventil 26. Ablauf 27. Anschluß 28. Druckbegrenzungsventil 29. Ablauf 30,
Leitungsverbindung 31. Ringkolbenfläche 32. Anschlußstelle 33. Rückhubraum 34. Rückschlagventil,
steuerbar
35. Rückschlagventil 36. Leitung 37. Antriebs- und Rücklaufleitung
38. Antriebsleitungszweig, Rückhubleitung 39. Rückschlagventil 40. Rücklaufleitungszweig
41. Druckbegrenzungsventil 42. Verbindungsleitung 43. Rückschlagventil 44. Antriebsleitung
45. Rückhubraum, Preßraum 46. Anschluß stelle 47. Abzweigstelle 48. Antriebsleitung
49. Differenzkolbenraum 50. Leitung 51. Steuerventil 52. Steuerventil 53. Stelleinheit
54. Leitung 55. Ablauf 56. Druckbegrenzungsventil 57. Ablauf 58. Querschnittsfläche,
Kolbenstangenquerschnittsfläche 59. Oberwerkzeug 60. Pressentisch 61. Unterwerkzeug
62. Werkzeughalter 63. Werkstück 64. Dämpfungsweg
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