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Einrichtung zur automatischen Regelung des Ausbalan-
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cierungsdruckes an Pressen Die Erfindung betrifft eine Einrichtung
zur automatischen Regelung des Ausbalancierungsdruckes an Pressen, deren Stößel-
und Oberwerkzeuggewicht mit Hilfe von mit Druckluft beaufschlagbaren Kolben-Zylinder-Einheiten
kompensiert wird.
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Es sind bereits verschiedene technische Lösungen bekannt, bei denen
die Veränderung der Lage von zwei im Kraftfluß zwischen Antrieb und Stößel liegenden
Kraftübertragungsgliedern zueinander innerhalb des vorgegebenen Spiels durch Meßglieder
erfaßt und über Wandler für die Regelung des Luftdruckes in den mit dem Stößel verbundenen
Kolben-Zylinder-Einheiten verwendet werden.
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Bei einer bekannten Lösung dieser Art (DE-OS 28 07 738) ist als Meßglied
ein in einem Festpunkt des Stößels schwenkbar gelagerter Tasthebel angeordnet, dessen
einer Hebelteil mit der Spindelmutter der Stößelverstellung und dessen anderer Hebelteil
mit am Stößel befestigten Steuerelementen zur Betätigung der Drucklufteinlaß- und
Druckluitauslaßventile der Ausbalanc ierung se inricht ung zusammenwirkt und somit
eine automatisohe Regelung des Luftdruckes in den Kolben-Zylinder-Einheiten ermöglicht
Das Spiel in den einzelnen Verbindungspunkten der im Kraft fluß liegenden Kraftübertragungsglieder
muß in der Praxis sehr klein - in der Regel nur einige hundertstel Millimeter -
gehalten werden, um ein genaues Arbeiten der Presse zu gewährleisten, Um diese geringen
Wege durch ein mechanisches Abtastsystem erfassen und zur Signalgewinnung nutzen
zu können, ist eine große Hebelübersetzung erforderlich, was einen sehr großen Streubereioh
bei der Signalgewinnung zur Folge hat.
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Ein Mangel dieser Lösung ist deshalb in der zur Sicherung der Funktionsfähigkeit
des Systems erforderlichen
hohen Präzision des Meßgliedes, das selbst
auch mit Lagerspiel behaftet ist, sowie der erforderlichen sehr genauen Justierung
desselben zu sehen. Ein derartiges, sehr genau Justiertes, hochempf-indliches Meßsystem
ist bei der Anordnung im Stößel einer Presse auf Grund der auftretenden Erschütterungen
und hohen dynamischen Belag stungen störanfällig, so daß die Funktionssicherheit
unter den rauhen Bedingungen im Pressenbetrieb in Frage gestellt werden muß.
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Ein weiterer Mangel dieser Lösung besteht darin, daß die Regelung
des Luftdruckes in den Kolben-Zylinder-Einheiten auf Grund der durch Erschütterungen
und Vibrationen der Stellspindelmutter bedingten Streuung der Meßwerte nur im Stillstand
der Presse möglich ist, so daß auch jede weitere Korrektur des Luftdruckes z0B.
zum Ausgleich von Leckverlusten während des Betriebes der Presse ein erneutes Stillsetzen
derselben erforderlich machte Zur Minderung dieser Mängel sind bei einer weiteren
bekannten Lösung (DE-OS 28 19 133) zwischen den als Stellgerät dienenden Steuerelementen
und dem Drucklufteinlaß- und Druckluftauslaßventil der Ausbalancierungseinrichtung
ein Stellmotor mit Getriebe und Kontaktmanometer zwischengeschaltet0 Dabei erfolgt
die Einstellung des Luftdruckes der Ausbalancierungseinrichtung nach jedem Werkzeugwechsel
im Stillstand der Presse9 während die Aufrechterhaltung des eingestellten Luftdruckes
während des Betriebes der Presse mit Hilfe des Kontaktmanometers sichergestellt
wird.
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Als Mangel dieser Lösung ist neben der unzureichenden Funktionssicherheit
des als Tasthebel ausgeführten mechanischen Meßgliedes der relativ hohe, zusätzliche
gerätetechnische Aufwand zur Aufrechterhaltung des eingestellten Luftdruckes während
des Betriebes der Presse anzusehen.
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Bei einer anderen bekannten Lösung (DE»OS 30 07 774) ist als Meßglied
ein DifferentialtranLsformator oberhalb der
oberen Totpunktlage
des Pleuels im Kopf stück der Presse angeordnet, der im Meßbereich ein der jeweiligen
Lage des Pleuels innerhalb des vorgegebenen Spiels proportionales elektrisches Signal
erzeugt, das über eine entsprechende Auswerte- und Verstärkerschaltung die Betätigung
der Drucklufteinlaß- und DruckluBtauslaßventile der Ausbalancierungseinrichtung
bewirkt. Zum Schutz des empfindlichen Meßgerät es ist dasselbe auf einen durch eine
Hubeinrichtung vertikal verschiebbaren Schlitten angeordnet, der nur beim Werkzeugwechsel
an die Meßstelle herangeführt und während des Betriebes der Presse von dieser abgehoben
wird.
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Nachteilig wirkt sich auch bei dieser Lösung der hohe steuerungs-
und geräteechnische Aufwand sowie die bedingte Funktionssicherheit der hochempfindlichen
Meßgeräte unter den rauhen Bedingungen des Pressenbetriebes aus, Ein weiterer Mangel
besteht darin, daß Abweichungen des Luft druckes vom Sollwert z.B durch Leckverluste
während des Betriebes der Presse durch diese Einrichtung nicht erfaßt und korrigiert
werden können, so daß zusätzliche Maßnahmen zur Aufrechterhaltung des eingestellten
Luft druckes erforderlich sind.
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Durch die Erfindung soll mit geringem technischen Aufwand eine zuverlässige,
den rauhen Bedingungen im Pressenbetrieb angepaßte, automatische Regelung des Luftdruckes
in den zum Ausgleich des Stößel- und Oberwerkzeuggewichtes dienenden Kolben-Zylinder-Einheiten
der Presse erreicht werden Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache,
funktionssichere Lösung zur Erfassung der Veränderungen der Lage von zwei im Kraftfluß
zwischen Antrieb und Stößel liegenden Kraftübertragungsgiiedern zueinander innerhalb
des vorhandenen Spiels und deren Nutzung zur Signalgewinnung für die Regelung des
Luft druckes in den Kolben-Zylinder-Einheiten zu schaffen.
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Erfindungsgemäß wird das durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches
1 beschriebenen Merkmale erreicht. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung
sind in den Ansprüchen 2 bis 6 beschrieben.
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Zweckmäßige Varianten der Realisierung der Erfindung werden nachfolgend
an zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert. In der zugehörigen Zeichnung zeigen:
Fig. 1: eine schematische Darstellung der Erfindung mit zwei Meßstellen am Pleuelbolzen
der Presse, teilweise im Schnitt Fig. 2: den Schnitt A-A nach Fig. 1 Der Stößel
1 der Presse ist mit Hilfe einGS zylindrischen Pleuelbolzens 2 am unteren Lager
des Pleuels 21 aufgehängt. Zum Ausgleich des Stößel- und Oberwerkzeuggewichtes sind
z.B. in den hier nicht dargestellten Seitenständern der Presse mit Druckluft beaufschlagbare
Kolben-Zylinder-Einheiten 3 angeordnet, deren Zylinder mit den Seitenständern und
deren Kolbenstangen mit dem Stößel 1 verbunden sind. Der untere Zylinderraum ist
durch eine Leitung 4 mit einem Druckluft speicher 5 sowie einem elektrischen Druckschalter
6 verbunden0 Die Regelung des Luft druckes in den Kolben-Zylinder-Einheiten 3 erfolgt
durch Zuführen von Druckluft von einem nicht dargestellten Drucklufterzeuger über
die Leitung 7 oder durch Ablassen von Druckluft in die Atmosphäre mit Hilfe eines
steuerbaren Wegeventils 8.
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Bei einer Variante der Erfindung mit zwei Meßstellen am Pleuelbolzen
2 - Fig. 1 - ist der Pleuelbolzen 2 an seiner oberen und unteren Anlagefläche innerhalb
der Pleuellagerung mit je einer Bohrung 9;10 versehen. Jede Bohrung 9;10 ist durch
eine separate, mit einer Vordrossel 11;12 versehene Leitung 13;14 mit einer Olpumpe
15 verbunden, die einen kontinuierlich auf die Anlageflächen des Pleuellagers wirkenden
Druckölstrom
erzeugt, Die Vordrosseln 11;12 sind so dimensioniert,
daß sich bei maximaler Größe des Spaltes zwischen den Anlageflächen des Pleuelbolzens
2 im Pleuellager in den Leitungen 13;14 kein nennenswerter Öldruck aufbauen kann.
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Zur Sicherung eines gleichmäßigen kontinuierlichen blabflusses und
eines spürbaren Druckabfalles in den Leitungen 13;14 ist konzentrisch im geringen
Abstand zu jeder Bohrung 9,10 eine flache Ringnut 16;17 im Pleuelbolzen 2 eingearbeitet
- Fig. 2 -. Die Ringnuten 16;17 sind durch Bohrungen 18 und eine weitere Leitung
19 mit einem drucklosen ölbehälter 20 verbunden.
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Ist z.B, nach einem Werkzeugwechsel oder auf Grund von Leckverlusten
des Pneumatikaystems während des Betriebes der Presse der Luftdruck in den Kolben-Zylinder-Einheiten
3 zu gering, um das Stößel- und Oberwerkzeuggewicht auszugleichen, liegt der Pleuelbolzen
2 auf seiner Unterseite im Pleuellager auf, während auf der oberen Seite zwischen
Pleuelbolzen 2 und Pleuellager ein der Größe des vorgegebenen Lagerspiels entsprechender
Luftspalt vorhanden ist. Dadurch wird der Ausgang der unteren Bohrung 10 des Pleuelbolzens
2 verschlossen, so daß sich in der Leitung 14 zwischen Vordrossel 12 und Bohrung
10 ein Staudruck aufbaut, der durch einen Druckschalter 22 erfaßt wird, Das Ausgangs
signal des Druckschalters 22 bewirkt durch Umschalten des Wegeventils 8 in Schaltstellung
I das Einströmen von Druckluft, bis der Luftdruck in den Kolben-Zylinder-Einheiten
3 so weit angestiegen ist, daß das Stößel- und Oberwerkzeuggewicht ausgeglichen
und der Stößel 1 angehoben wird. Sobald sich die untere Anlagefläche des Pleuelbolzens
2 von der Lagerfläche abhebt, fällt der Staudruck in der Leitung 14 ab, der Druckschalter
22 bewirkt die Umschaltung des Wegeventils 8 in Sperrstellung und der Ausbalancierungsvorgang
ist abgeschlossen
Bei zu hohem Luftdruck in den Kolben-Zylinder-Einheiten
3 legt sich der Pleuelbolzen 2 mit seiner oberen Anlagefläche am Pleuellager an
und die obere Bohrung 9 des Pleuelbolzens 2 wird verschlossen, so daß sich in der
Leitung 13 ein Staudruck aufbaut, der durch den Druckschalter 23 erfaßt wird. Die
Ausgangesignale des Druckschalters 23 bewirken durch Umschalten des Wegeventils
8 in Schalt stellung II das Ablassen von Druckluft aus den Kolben-Zylinder-Einheiten
3, bis der Luftdruck so weit abgesunken ist, daß die obere Anlagefläche des Pleuels
bolzens 2 von der Lagerfläche abhebt und dadurch der Ölaustritt aus der Bohrung
9 frei wird und der Staudruok in der Leitung 13 abfällt. Sobald der Staudruck in
der Leitung 13 abfällt, wird durch den Druckschalter 23 das Wegeventil 8 in Sperrstellung
geschaltet und der Ausbalancierungsvorgang ist beendet.
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Bei einer weiteren Variante der Erfindung ist der Pleuel bolzen 2
nur mit einer oberen Bohrung 9 versehen, die über eine mit einer Vordrossel 11 versehene
Leitung 13 in gleicher Weise, wie vorstehend beschrieben, mit der ölpumpe 15 verbunden
ist und über einen Druckschalter 23 die Betätigung des Wegeventils 8 bewirkt.
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Zur Ausbalancierung wird bei jedem Werkzeugwechsel durch beispielsweise
mit der Werkzeugspanneinrichtung zusammenwirkende Endschalter das Wegeventil 8 in
Schalt stellung II gebracht und durch Ablassen von Druckluft über das Wegeventil
8 der Luftdruck in den Kolben-Zylinder-Einheiten 3 auf einen konstanten, dem Stößelgewicht
proX portionalen Wert abgesenkt. Sobald dieser Wert erreicht ist, wird das Wegeventil
8 durch den Druckschalter 6 in Sperretellung geschaltet.
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mach'dem Werkzeugwechsel ist der Luftdruck in den Kolben-Zylinder-Einheiten
3 zwangsläufig zu gering und es ist ein Luft spalt zwischen der oberen Anlagefläche
des Pleuel bolzens 2 und der Lagerfläche des Pleuellagere vorhanden,
so
daß ein ungehinderter Olabfluß durch die Bohrung 9 möglich ist und sich kein Staudruck
in der Leitung 13 aufbaut. Dieser Zustand wird durch den Druckschalter 23 erfaßt.
Das Signal des Druckschalters 23 bewirkt durch Umschalten des Wegeventils 8 in Schaltstellung
I das Einströmen von Druckluft, bis der Druck in den Kolben-Zylinder-Einheiten 3
so weit angestiegen ist, daß der Stößel angehoben wird und der Pleuelbolzen 2 an
der oberen Anlagefläche des Pleuellagers anliegt. Sobald sich der Luft spalt zwischen
der oberen Anlagefläche des Pleuelbolzens 2 und der Lagerfläche verringert, baut
sich in der Leitung 13 ein Staudruck auf, der durch den Drucksohalter 23 erfaßt
wird. Durch das Signal des Druckschalters 23 wird das Wegeventil 8 wieder in Sperrst
eilung geschaltet und der Ausbalancierungsvorgang ist abgeschlossen.
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Ein Absinken des Luftdruckes in den Kolben-Zylinder-Einheiten 3 auf
Grund von Leckverlusten im Pneumatiksystem während des Betriebes der Presse wird
in der gleichen Weise durch den Druckschalter 23 erfaßt und durch Zuführen von Druckluft
über das Wegeventil 8 ausgeglichen.
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Eine eventuell erforderliche Uberausbalancierung des Stö-Bels 1, durch
die eine Spielumkehr in den Lagern bei untersohiedlicher dynamischer Belastung vermieden
werden kann, wäre bei dieser Lösung relativ einfach durch das Zwischenschalten eines
Zeitgliedes mit konstanter Verzögerung in die Steuerung des Wegeventils 8 erreichbar.
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Die Anordnung der Bohrungen 9;10 und Leitungen 13;14 ist mit dem gleichen
positiven Effekt an jedem anderen spielbehafteten Verbindungspunkt der im Kraftfluß
zwischen antrieb und Stößel 1 liegenden Kraftübertragungsglieder möglich Bei einer
Anordnung der Bohrungen 9;10 in dem im Kopfstück der Presse drehfest angeordneten
Bxzenterradbolzen innerhalb des Lagers eines Exzenterrades wird zusätzlich das Gewicht
der Pleuel 21 und der Exzenterräder
bei der Ausbalancierung mit
erfaßt. Die Signal übertragung von den feststehenden Meßstellen am Kopfstück der
Presse ist in der Praxis einfacher und problemloser realisierbar als aus einem beweglichen
Maschinenteil, wie z.B. dem Stößel 1 der Presse.