DE3616650C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Hubsteuerung einer hydraulischen Presse, insbesondere einer Presse, die zum Richten von Werkstücken eingesetzt wird, gemäß dem Ober­ begriff des Anspruchs 1.

In der betrieblichen Praxis kommt es häufig vor, daß die zu bearbeitenden Werk­ stücke gekrümmt sind und diese geradegerichtet oder umgekehrt, gerade Teile in bestimmtem Maße gebogen werden sollen. Für diesen Zweck werden meistens hydraulisch betätigte Pressen eingesetzt, bei welchen das Richten bzw. Verformen des auf den Maschinentisch aufgelegten Werkstückes durch einen auf einen sich in vertikaler Richtung bewegenden Kolben eines Hydraulikzylinders montierten Pressenstößel durchgeführt wird. Die Hubsteuerung des Hydraulikzylinders erfolgt im allgemeinen über ein elektromagnetisch betätigtes Umsteuerventil mit Hilfe eines Fußschalters bzw. von Endschaltern. Beim Niederdrücken des Fußschalters bewegt sich der Arbeitskolben bzw. der Pressenstößel nach unten so lange, wie der Fußschalter vollständig niedergedrückt ist. Beim Loslassen des Fußschalters wechselt der Pressenstößel automatisch seine Bewegungsrichtung und fährt so lange nach oben, bis er über den Endschalter bzw. andere Zwischenschalter abgestellt wird. In der unteren Grenzlage wird die Bewegung des Pressenstößels über einen anderen Endschalter ebenfalls abgestellt. Zur Einstellung der Hubbewegung zwischen den beiden Endschaltern sind z. B. entlang einer Führungsstange verstellbare mechanische Schalter oder Wegeventile vorgesehen.

Es ist auch bekannt (FR-PS 11 28 366), das zum Ab- bzw. Umschalten des Pressen­ stößelantriebes dienende, mit den End- oder Zwischenschaltern zusammenwirkende Steuerglied als auf einer Welle, die über eine lösbare Kupplung von einem die linearen Bewegungen des Pressenstößels über eine Zahnstange in eine Dreh­ bewegung umsetzenden Ritzel angetrieben wird, befestigten Betätigungsarm aus­ zubilden und die Schalter auf einer motorisch verstellbaren Drehscheibe anzu­ ordnen. Nachdem jedoch bei dieser Lösung die Einstellung der Hubbewegung praktisch nur nach Gefühl bzw. durch Versuche erfolgt, kann die vorgesehene Verformung nur ganz selten genau durchgeführt werden. dieser Umstand verschlechtert im großem Maße die Effektivität und Produktivität der Arbeit, besonders dann, wenn es sich um einzelne Werkstücke mit unterschiedlichem Verformungsbedarf handelt.

Es ist nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 jedoch auch bekannt (DE-PS 8 15 702), die Einstellung des Kontaktgebers zum Ab- bzw. Umschalten des Pressenstößelantriebes mit Hilfe einer Meßskala durchzuführen.

Bei dieser bekannten Hubsteuerung ist jedoch die Einstellarbeit umständlich, weil mehrere Feststellschrauben gelöst bzw. wieder festgezogen werden müssen, um einen Nonius für den Meßuhrschlitten einstellen zu können.

Durch die Erfindung wird die Aufgabe gelöst, eine gattungsgemäße Hubsteuerung zu schaffen, die möglichst einfach, schnell und genau bedienbar ist.

Dies wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 erreicht. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen 2 und 3.

Als Getrieberäder können vorzugsweise Kettenräder verwendet werden, die mitein­ der über eine Rollenkette in Antriebsverbindung stehen. Gegebenenfalls kann je­ doch diese Lösung auch durch eine Zahnradverbindung ersetzt werden. Ferner kann anstelle einer Lampe, die von dem Kontaktgeber eingeschaltet wird, ein akustischer Signalgeber verwendet werden.

Die Erfindung wird ausführlicher anhand eines vorteilhaften Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 die Vorderansicht einer mit einer erfindungsgemäßen Hubsteuerung versehenen hydraulischen Presse,

Fig. 2 das Schaltschema des hydraulischen Betätigungssystems der hydraulischen Presse aus Fig. 1 und

Fig. 3 den elektromechanischen und hydromechanischen Teil der erfindungsge­ mäßen Hubsteuerung der hydraulischen Presse aus Fig. 1.

Fig. 1 zeigt eine an sich bekannte, auch zum Richten von Werkstücken geeignete universelle hydraulische Presse. Die Presse hat ein Maschinengestell 1, an dem ein zum Auflegen eines Werkstückes dienender Maschinentisch 2 und darüber ein zu der Ebene des Maschinentisches 2 senkrecht angeordneter, von einem Hydraulikzy­ linder 3 betätigter Pressenstößel 4 angebracht ist, dessen Steuerung mit Hilfe eines Fußschalters 5 erfolgt.

Zur Einstellung der Hubtiefe enthält die Presse eine mit einem Zeiger 9 ver­ sehene Kreismeßskala 10 mit Millimeterteilung, wobei der Zeiger 9 mit Hilfe eines Drehknopfes 11 gegenüber einer Nullmarke in positiver oder negativer Richtung verstellt werden kann. Zur Hubsteuerung gehört auch eine nullpunktanzeigende Lampe 12 sowie eine die Momentanlage des Pressenstößels 4 bestimmende Hubübertragungseinheit 14, die mit einem diese Momentanlage als Nullpunkt ein­ stellenden (nullierenden) Drehknopf 13 versehen ist.

Der Aufbau der oben erwähnten Elemente der Hubsteuerung, ihre Funktion sowie ihr Zusammenhang miteinander werden ausführlicher anhand der anderen Figuren erläutert.

Fig. 2 zeigt das Schaltschema des hydraulischen Betätigungssystems der mit der Hubsteuerung ausgerüsteten Presse, wobei dieses System überwiegend an sich bekannte Bauelemente enthält. Der mit dem Pressenstößel 4 verbundene Hydrau­ likzylinder 3 wird in Abhängigkeit von der jeweiligen Stellung eines elektromagnetisch betätigten Umsteuerventils 18, das vorzugsweise ein 5/3-Wegeventil ist, entweder an seinem oberen Stutzen 19 oder an seinem unteren Stutzen 20 mit dem Arbeitsmedium (Hydrauliköl) beaufschlagt, wobei der nötige Druck - in Abhängigkeit von der jeweiligen Belastung - von den hydraulischen Pumpen 21 und/oder 22 erzeugt wird.

Am oberen Teil des Hydraulikzylinders 3 ist ein in axialer Richtung durchbohrter Tauchkolben 23 befestigt, der in den Innenraum 25 des Arbeitskolbens 24 gegen dessen Körper abgedichtet gleitend hineinragt und durch den der Innenraum 25 des Arbeitskolbens 24 des Hydraulikzylinders 3 mit der die lineare Bewegung in Drehbewegung umsetzenden Hubübertragungseinheit 14 hydraulisch verbunden ist. Wenn der Innenraum 25 des Arbeitskolbens 24 mit Hydrauliköl aufgefüllt ist und der Arbeitskolben 24 sich zwischen seinen Endlagen auf- und abwärts bewegt, ändert sich das Hydraulikvolumen des Innenraumes 25 des Arbeitskolben 24 wegen der demgegenüber ortsfesten Lage des Tauchkolbens 23 entsprechend den Bewegungen des Arbeitskolbens 24, d. h. das Volumen des Innenraums 25 nimmt bei der Aufwärtsbewegung des Arbeitskolbens ab und bei der Abwärtsbewegung zu. Dementsprechend strömt entweder Öl aus dem Innenraum 25 über den Tauchkolben 23 zur Hubübertragungseinheit 14 oder von dort in den Innenraum 25 zurück. Die Hubübertragungseinheit 14 sowie der Tauchkolben 23 und der Innenraum 25 des Ar­ beitskolbens 24 sind so bemessen, daß das maximale Volumen des aus dem In­ nenraum 25 herausströmenden Arbeitsmediums dem maximalen Hubvolumen des in der Hubübertragungseinheit 14 angeordneten Kolbens 26 entspricht.

Aus Fig. 3 ist ersichtlich, daß die Hubübertragungseinheit 14 so ausgebildet ist, daß die Verschiebung ihrer Kolbenstange 27 über eine Gewindeausnehmung 29, die im Mantel eines an ihrem Arbeitszylinderteil angeschlossenen gelagerten Zylinders ausgebildet ist, infolge der Zwangsverbindung eine Drehbewegung bewirkt. Die Gewindesteigung ist so groß, daß beim maximalen Hub des Kolbens 26 der Zylinder 28 gerade eine Umdrehung macht.

An das Ende des Zylinders 28 ist eine Kupplung 30 angeschlossen, die das Drehmoment nur vom Zylinder 28 auf ein Getrieberad 31 überträgt, auf dessen Achse der nullierende (lagebestimmende) Drehknopf 13 angebracht ist, bei dessen Verstel­ lung der Zylinder 28 sich nicht mitdreht.

Auf dem Umfang der Kupplung 30 ist ein Nocken 32 ausgebildet, der mit dem oberen bzw. unteren Endschalter 33 bzw. 34 des Arbeitskolbens 24 zusammenwirkt.

Das Getrieberad 31 ist über eine Rollenkette 35 mit einem anderen Getrieberad 36 verbunden, das auf einer Achse 37 freilaufend gelagert ist, mit welcher der Zeiger 9 der Kreismeßskala 10 der Drehknopf 11 sowie ein erster elektrischer Kontakt­ geber 38 fest verbunden sind, wobei der letztere mit dem elektromagnetischen Umsteuerventil 18 (Fig. 2) und dem Fußschalter 5 (Fig. 1) in Funktionsverbindung steht. Das Getrieberad 36 ist mit einer axialen Betätigungsstange 39 versehen, die einerseits den Kontaktgeber 38, andererseits einen ortsfesten, als Mikroschalter ausgebildeten zweiten Kontaktgeber 40, der nullpunktanzeigenden Lampe 12 betätigen kann. Zur Sicherung der eingestellten Lage der Achse 37 nach der Verstellung, und damit zur Lagesicherung der verstellten Zeiger 9 bzw. des Kontaktgebers 38 ist eine Reibungsbremse 43 vorgesehen.

Die Arbeitsweise der mit dieser Hubsteuerung versehenen hydraulischen Presse, insbesondere beim Richten von Werkstücken, ist wie folgt:

Nach dem Einschalten des Stroms werden die Hydraulikpumpen 21 und 22 der Presse in Betrieb gesetzt. Das Werkstück wird auf den Maschinentisch 2 gelegt.

In einer ersten Betriebsart, die einer herkömmlichen Steuerung ähnlich ist, fährt der Pressenstößel 4 beim Niederdrücken des Fußschalters 5 so lange nach unten, wie der Fußschalter 5 vollständig niedergedrückt ist bzw. bis der untere Endschalter 34 erreicht ist. Beim Loslassen des Fußschalters 5 ändert der Pressen­ stößel sofort seine Richtung und fährt automatisch so lange nach oben, bis er durch den oberen Endschalter 33 abgestellt wird. Wenn nun der Rücklauf des Pressenstößels 4 eher abgestellt werden soll, wenn also der Stößel 4 immer nur bis zu einem bestimmten Punkt zurückfahren soll, wird bei der Abwärtsbewegung des Stößels 4 auf die zweite Betriebsart umgeschaltet, wonach der Pressenstößel 4 durch Loslassen des Fußschalters 5 in der Nähe des gewünschten Punktes angehal­ ten werden kann. Dann wird der Drehknopf 13 so lange gedreht, bis die Lampe 12 aufleuchtet. Nun wird der Zeiger 9 auf die Nullmarke eingestellt und im Vergleich zu dieser Nullmarke kann der gewünschte obere Wendepunkt eingestellt werden, indem der Zeiger 9 mit dem Drehknopf 11 nach rechts oder links in entsprechendem Maße verstellt wird. Wenn nun wieder auf die erste Betriebsart umgeschaltet wird, fährt der Pressenstößel 4 beim Niederdrücken des Fußschalters 5 wieder so lange nach unten, wie der Fußschalter 5 vollständig niedergedrückt ist, aber beim Loslassen des Fußschalters 5 fährt er immer nur bis zu dem Punkt zurück, der auf der Skala 10 im Vergleich zur Nullmarke eingestellt wurde.

Beim Richten von gekrümmten Werkstücken ist es jedoch vorteilhafter, die Maschine in der zweiten Betriebsart zu benutzen. Dadurch wird die Richtung des Steuerstromes geändert und der Pressenstößel 4 bewegt sich so lange nach unten, wie der Fußschalter 5 niedergedrückt ist. Durch Loslassen des Fußschalters 5 kann der Pressenstößel 4 in der Nähe des zu richtenden Werkstückes aufgehalten werden. In dieser Lage kann genau bestimmt werden, wie weit noch der Pressen­ stößel 4 nach unten fahren soll, d. h. welche Hubtiefe im Vergleich zu dieser Mo­ mentanlage des Pressenstößels 4 eingestellt werden soll. Ähnlich wie bei der Einstellung des oberen Wendepunktes wird nun der Drehknopf 13 der Hubübertragungseinheit 14 so lange gedreht, bis die Lampe 12 aufleuchtet, der Zeiger 9 wird auf die Nullmarke gestellt und mit der Drehung des Drehknopfes 11 nach rechts wird der gewünschte untere Wendepunkt eingestellt. Nach dieser Ein­ stellung fährt der Pressenstößel 4 beim Niederdrücken des Fußschalters 5 immer nur bis zu diesem Wendepunkt, wo er automatisch die Richtung wechselt und so lange nach oben fährt, bis der Fußschalter 5 losgelassen wird. Beim nochmaligen Niederdrücken des Fußschalters fährt der Pressenstößel wieder nach unten. Wenn beim Rückgang der Fußschalter 5 zu früh losgelassen wurde und der Pressenstößel 4 die gewünschte Höhe noch nicht erreicht hat, kann der Pressenstößel 4 durch Betätigen einer Rücklauf-Drucktaste in die gewünschte Höhenlage hochgefahren werden.

Wie aus dem Obigen hervorgeht, ist die erste Aufgabe in beiden Betriebsarten der Hubsteuerung die Synchronisierung der Momentanlage des Pressenstößels 4 mit der Nullmarke der Skala 10. Die Momentanlage des Pressenstößels 4 bzw. des Arbeits­ kolbens 24 wird durch die Hubübertragungseinheit 14 an die Einstellelemente über­ mittelt, indem die Bewegung des Arbeitskolbens 24 durch die hydraulische Verbin­ dung den Kolben 26 und den Zylinder 28 der Hubübertragungseinheit 14 in ent­ sprechendem Maße verschiebt bzw. dreht. Mit der Drehung des Zylinders 28 drehen sich auch die Kupplung 30 sowie das Getrieberad 31 mit dem Drehknopf 13 wie auch das freilaufende Getrieberad 36 mit seiner Betätigungsstange 39. Bei der Synchronisierung wird das Getrieberad 31 mit dem Drehknopf 13 gedreht, doch dieses Drehmoment wird wegen der Zwischenschaltung der Kupplung 30 nicht auf den Zylinder 28 übertragen, sondern über die Rollenkette 35 nur an das Getriebe­ rad 36 weitergegeben. Wenn die Betätigungsstange 39 des Getrieberades 36 den Kontaktgeber 40 erreicht, leuchtet die Lampe 12 auf und zeigt damit die relative Nullpunktlage des Pressenstößels 4 an. Wenn nun der Zeiger 9 der Skala 10 mit dem Drehknopf 11 auf die Nullmarke eingestellt wird, kommt auch der Kontakt des Kontaktgebers 38, der mit der Achse 37 des Zeigers 9 ebenfalls fest verbunden ist, mit der Betätigungsstange 39 des Getrieberades 36 in Berührung. Damit ist die Synchronisierung beendet.

Wenn jetzt der Zeiger 9 mit dem Drehknopf 11 in irgendeine Richtung um ein ge­ wünschtes Maß gedreht wird, wird im gleichen Maße auch der Kontakt des Kon­ taktgebers 38 gedreht und dieser wird erst wieder betätigt, wenn die Betätigungs­ stange 39 des Getrieberades 36 aufgrund der Bewegung des Pressenstößels 4 diese Strecke zurücklegt. Wenn die Betätigungsstange 39 den Kontakt des das elektro­ magnetische Umsteuerventil 18 betätigenden Kontaktgebers 38 erreicht, wird je nach eingestellter Betriebsart eine Richtungsänderung oder ein Anhalten des Pressenstößels ausgelöst.

Die oben beschriebene Hubsteuerung ermöglicht das schnelle und sehr genaue Ein­ stellen der optimalen Hubtiefe und erhöht damit wesentlich die Effektivität und Produktivität beim Richten von Werkstücken und bei anderen periodisch durchzu­ führenden Arbeitsgängen auf hydraulischen Pressen.

Claims (3)

1. Hubsteuerung einer hydraulischen Presse, insbesondere einer Richtpresse, mit deren Pressenstößel ein Steuerglied bewegbar ist, welches mit einem an einer festen Meßskala einstellbaren Kontaktgeber zum Ab- bzw. Umschalten des Pressenstößelantriebs zusammenwirkt, wobei bei Erreichen einer vorgebbaren Ausgangshubtiefe des Pressenstößels das Steuerglied unter einer vorübergehen­ den Relativbewegung zum Pressenstößel auf die Nullmarke der Meßskala einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Hydraulikzylinder (3) ein axial durchbohrter Tauchkolben (23) ortsfest angebracht ist, der in einen mit Hydraulikflüssigkeit gefüllten Innenraum (25) des Arbeitskolbens (24) hineinragt und über dessen Axialbohrung der Innenraum (25) des Arbeitskolbens (24) hydraulisch mit einer Hubübertragungseinheit (14) verbunden ist, die die beim Hub des Arbeitskolben (24) im Tauchkolben (23) entstehende Flüssigkeits­ bewegung in eine entsprechende Drehbewegung eines Teiles (30) umsetzt, welches über eine Kupplung mit einem Getrieberad (31) kraftschlüssig in Kontakt steht, welches mittels eines Drehknopfes relativ zum in Selbsthaltung befindlichen ersten Teil (30) verdrehbar ist und außerdem in getrieblichem Eingriff mit einem zweiten Getrieberad (36) steht, welches das vorgenannte Steuerglied ist, frei auf einer Achse (37) drehbar ist und eine das Getrieberad (36) senkrecht durchsetzende Betätigungsstange (39) besitzt, mit der der Kontaktgeber (38) aktivierbar ist, der auf einem mit der genannten Achse (37) fest verbundenen Arm sitzt, wobei die Achse (37) mittels eines Zeigers (9) auf der Kreismeßskala (10) dreheinstellbar ist und durch Reibschluß in dieser Winkelstellung verbleibt, schließlich gekennzeichnet durch einen zweiten Kon­ taktgeber (40), mit dem das andere Ende der Betätigungsstange (39) zusammenwirkt, wenn das zweite Getrieberad (36) durch Drehen des Dreh­ knopfes (13) in eine Winkellage entsprechend der Nullmarke der Kreismeßskala (10) gedreht ist.

2. Hubsteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hubübertragungseinheit (14) einen Arbeitszylinder mit Kolben (26) sowie einen an dem Arbeitszylinder angeschlossenen gelagerten Zylinder (28) aufweist, in dessen Mantel eine Gewindeausnehmung (29) großer Gewindesteigung ausgebildet ist, in welche ein Vorsprung der Kolbenstange (27) des Kolbens (26) eingreift, wobei die Gewindesteigung so bestimmt ist, daß die maximale Hublänge des Kolbens (26) des Arbeitszylinders einer vollen Umdrehung des gelagerten Zylinders (28) entspricht.

3. Hubsteuerung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Kontaktgeber (40) eine Lampe (12) einschaltet.