DE3644255A1 - Ueberlast-schutzvorrichtung fuer eine presse - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Überlast-Schutzvorrichtung, die dazu dient, bei einer Presse eine durch Überlast verursachte Beschädigung einzelner Teile der Presse zu vermeiden.

In einer mechanischen Presse ist der im Bereich des unteren Totpunkts eines Pressenstößels erzeugte Druck so stark, daß die Teile der Presse mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit beschädigt werden, wenn der Druck einen gewissen Nenndruck, das ist der Maximaldruck, dem die Teile der Presse standzuhalten vermögen, übersteigt. Um die Teile der Presse vor solchen Beschädigungen zu schützen, wurde eine Überlastungs-Schutzvorrichtung für die mechanische Presse entwickelt.

Fig. 1 zeigt eine bereits entwickelte Überlast-Schutz­ vorrichtung für eine Presse, die an einem Support oder Lagerungspunkt für den Stößel angeordnet ist.

Die Überlast-Schutzvorrichtung nach Fig. 1 wird als Schutzvorrichtung vom Ölhydraulik-Typ bezeichnet. Die Vorrichtung umfaßt einen Stößel 1, Supports 2 und 3, die den Stößel 1 mit einer (nicht gezeigten) Verbin­ dungsstange verbinden, um den Stößel 1 nach oben und nach unten zu bewegen, und Ölkammern 4 und 5 in den Supports, wobei der Druck in den Ölkammern 4 und 5 proportional zu der auf den Stößel 1 einwirkenden Last ist. Ein Schutzventil 8 besitzt eine Ölkammer 6, die in Verbindung mit den Ölkammern 4 und 5 steht. Über das Schutzventil 8 und deren Ölkammer 6 wird Arbeitsöl aus den Ölkammern 4 und 5 in einen Abfluß 7 abgelassen, wenn der Druck des Öls in der Ölkammer 6 einen vorbe­ stimmten Wert übersteigt. Das Schutzventil 8 besitzt einen Kolben 9, die Ölkammer 6 und eine Luftkammer 10. Der Kol­ ben 9 unterteilt das Schutzventil 8 in die beiden Kammern 6 und 10. Die von einer (nicht gezeigten) Druckluftquelle kommende Luft sorgt dafür, daß im Inneren der Luftkammer 10 ein vorbestimmter Luftdruck herrscht, durch den der Kolben 9 stets nach oben gedrückt wird.

Wirkt auf den Stößel 1 eine Überlast ein, mit der Folge, daß der Druck in zumindest einer der Ölkammern 4 und 5 den Druck des Schutzventils 8 (d.h. den Luftdruck in der Luftkammer 10) übersteigt, wird der Kolben 9 des Ventils 8 abgesenkt, so daß die Ölkammer 6 mit dem Abfluß 7 in Verbindung gelangt und dadurch Arbeitsöl aus den Kammern 4 und 5 in den Abfluß 7 abfließen kann. Dadurch nähern sich die Supports 2 und 3 dem Stößel 1, so daß die Über­ lastung nachläßt. Eine Ölpumpe 11 pumpt das Arbeitsöl über ein Solenoidventil 12 in die Ölkammern 4 und 5, so daß im normalen Betriebszustand der Öldruck des Arbeits­ öls den Stößel 1 stets gegen die Kraft eines (nicht ge­ zeigten) Ausgleichszylinders nach unten preßt. Ein Ent­ lastungsventil 13 hält den Druck des von der Ölpumpe 13 gepumpten Arbeitsöls auf einem vorbestimmten Pegel.

Ein von dem Kolben 9 des Schutzventils 8 betätigter Grenz­ schalter 14 hält, wenn der Kolben 9 des Schutzventils 8 angehoben ist, einen Netzschalter geschlossen, so daß das Solenoid 15 des Solenoidventils 12 erregt wird und dadurch das Solenoidventil 12 in einer Stellung gehalten wird, in der Arbeitsöl in die Ölkammern 4 und 5 strömen kann. Wenn der Kolben 9 des Schutzventils 8 abgesenkt wird, schaltet der Grenzschalter 14 die Stromquelle durch Öffnen des Schalters ab, um das Solenoid 15 zu entmagnetisieren und dadurch das Solenoidventil 12 so einzustellen, daß ein Ablaufen des Öls möglich ist und die Zufuhr von Arbeits­ öl in die Ölkammern 4 und 5 gesperrt ist.

Wenn bei der oben beschriebenen Vorrichtung die Ursachen für die Überlastung beseitigt sind, nachdem die Überlast- Schutzvorrichtung angesprochen hat, wird ein (nicht ge­ zeigter) Rückstellschalter betätigt, um das Solenoid des Solenoidventils 15 zu erregen und dadurch das Solenoid­ ventil 12 wieder in eine Lage zu bringen, in der Arbeits­ öl in die Ölkammern 4 und 5 gepumpt werden kann. Mit Hilfe von Justierschrauben 16 und 17 an den Supports 2 und 3 läßt sich die Höhe der Form justieren.

Wenn im Betrieb der Presse eine ungleichmäßige Belastung auf den Stößel 1 einwirkt, neigt sich der Stößel 1, wodurch die Genauigkeit des Pressvorgangs abnimmt und die Lebens­ dauer des oberen Formteils und des unteren Formteils ver­ kürzt wird. Um diesen Nachteilen bei Beaufschlagung des Stößels 1 mit einer ungleichmäßigen Last zu begegnen, ist es notwendig, den ungleichmäßigen Belastungszustand zu erkennen und seine Ursachen zu beseitigen. Allerdings ist die herkömmliche Überlast-Schutzvorrichtung so aufge­ baut, daß die Ölkammern 4 und 5 direkt über die Ölkammer 6 in dem Schutzventil 8 in Verbindung stehen. Wenn also eine ungleichmäßige Belastung vorhanden ist, nehmen die Drücke in beiden Kammern den gleichen Wert an. Auch wenn man jetzt den Druck in den Ölkammern 4 und 5 erfaßt, ist es nicht möglich, mit einer solchen Schutzvorrichtung eine ungleich­ mäßige Belastung des Stößels 1 festzustellen.

Außerdem drückt die in die Luftkammer 10 gepumpte Druckluft den Kolben 10 des Schutzventils 8 nach oben. Auch wenn nun eine Überlast auf den Stößel 1 einwirkt und der Druck im Inneren der Ölkammer 6 den Kolben 9 des Schutzventils 8 nach unten drückt, kann es vorkommen, daß der Kolben 9 nicht mit vollem Hub nach unten bewegt wird. Dies kann zur Folge haben, daß nicht das gesamte Arbeitsöl, das in die Öldruckkammern 4 und 5 gepumpt ist, in den Abfluß 7 ab­ fließt. Wenn sich zwischen der oberen und der unteren Formhälfte ein Gegenstand befindet und dieser eine Über­ last hervorrufende Gegenstand dick ist, besteht unter den genannten Umständen die Gefahr, daß der Stößel 1 eventuell nicht soweit angehoben werden kann, daß der Gegenstand beseitigt werden kann.

Weitere herkömmliche Schutzvorrichtungen sind beispiels­ weise beschrieben in den japanischen Patent-Offenlegungs­ schriften 54 55 874, 61 83 000, in dem japanischen Gebrauchs­ muster 61-1 11 700 und in den japanischen Patentveröffent­ lichungen 42 12 230, 53 34 666 und 59 33 480. Allerdings sind diese Vorrichtungen nicht in der Lage, eine ungleichmäßige Belastung des Stößels zu erfassen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Überlast- Schutzvorrichtung für eine Presse zu schaffen, die in der Lage ist, eine auf den Stößel einwirkende ungleich­ mäßige Belastung zu erfassen, um dadurch die Genauigkeit des Pressvorgangs zu vergrößern und die Lebensdauer der oberen und der unteren Formhälfte der Presse zu verlängern.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebene Erfindung gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Durch die Erfindung wird eine Überlast-Schutzvorrichtung für eine Presse geschaffen, bei der sichergestellt ist, daß der Aufwärtshub des Stößels gegebenenfalls ausreicht, um einen zu pressenden Gegenstand zwischen der oberen und der unteren Formhälfte der Presse zu beseitigen, wenn dieser Gegenstand eine Überlastung verursacht. Bei der erfindungsgemäßen Überlast-Schutzvorrichtung wird zum Betätigen der Solenoidventile der Vorrichtung weniger elektrische Energie benötigt als bei der herkömmlichen Anlage.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Skizze einer herkömmlichen Überlast-Schutz­ vorrichtung, und

Fig. 2 eine schematische Skizze einer erfindungsgemäßen Überlast-Schutz­ vorrichtung für eine Presse.

In Fig. 2 sind für entsprechende Teile die gleichen Bezugszeichen verwendet wie in Fig. 1. Ein Stößel 1 ist über ein paar Supports 2 und 3 mit einer (nicht gezeigten) Verbindungsstange verbunden. In den Supports sind Ölkammern 4 und 5 ausgebildet, in denen ein Druck erzeugt wird, der proportional zu der auf den Stößel 1 einwirkenden Kraft ist. Die Ölkammern 4 und 5 stehen über Logik-Ventile 20 und 21 mit einer Ölkammer 6 in einem Schutzventil 8 in Verbindung.

Die Logik-Ventile 20 und 21 verhindern, daß Arbeitsöl aus der Ölkammer 6 des Schutzventils 8 in die Ölkammern 4 und 5 der Supports 2 bzw. 3 strömt. Durch die Logik- Ventile 20 und 21 in den Ölleitungen zwischen der Öl­ kammer 6 einerseits und den Ölkammern 4 und 5 in den Supports 2 bzw. 3 andererseits wird erreicht, daß der in jeder Ölkammer der Supports 2 und 3 erzeugte Druck übertragen wird auf die Ölkammer 6 in dem Schutzventil 8, nicht jedoch zu der anderen Ölkammer 5 bzw. 4 des Supports 3 bzw. 2. In anderen Worten: Der in jeder Ölkammer 4 und 5 erzeugte Druck wird nicht beeinflußt durch den in der jeweils anderen Ölkammer 5 bzw. 4 erzeugten Druck.

Eine Luftkammer 10 des Schutzventils 8 ist über ein Solenoidventil 23 mit einer (nicht gezeigten) Druck­ luftquelle verbunden. Das Solenoidventil 23 wird von einem Grenzschalter 22 betätigt, um die Druckluftbeauf­ schlagung der Luftkammer zu beenden. Der Grenzschalter 22 wird betätigt durch den Kolben 9 des Schutzventils 8. Wenn der Schalter 22 die Spitze 9 a des Kolbens 9 berührt, wird die elektrische Energiezufuhr des Solenoidventils 23 unterbrochen. Wenn er gelöst ist, wird ein Signal an eine (nicht gezeigte) Steuerung gegeben, so daß durch das von der Steuerung kommende Signal die Zufuhr elektri­ scher Energie zu dem Solenoidventil 23 aufrechterhalten wird. Bei dem Solenoidventil 23 handelt es sich um ein Ventil, welches die Luftkammer 10 des Schutzventils 8 selektiv mit der Druckluftquelle oder der Atmosphäre verbindet. Ein Elektromagnet (Solenoid) 24 des Solenoid­ ventils ist normalerweise aufgrund der Stellung des Grenzschalters 22 entmagnetisiert, wenn keine Überlast erfaßt wird, und das Ventil nimmt die Stellung I ein, in der die Luftkammer 10 mit der Druckluftquelle ver­ bunden ist. Wenn das Solenoid 24 durch ein Signal von dem Grenzschalter 22 magnetisiert wird, nimmt das Ventil die Stellung II ein, in der die Luftkammer 10 mit der Atmosphäre verbunden ist.

In der Überlast-Schutzvorrichtung gelangt durch eine Ölpumpe 25 unter Druck gesetztes Arbeitsöl über ein Solenoidventil 26 sowie Logik-Ventile 27 und 28 zu den Ölkammern 4 und 5 der Supports 2 bzw. 3. Die Ölpumpe 25 ist so ausgebildet, daß sich der Durchsatz variieren läßt. Gesteuert wird der Durchsatz der Ölpumpe durch eine Durchsatz-Steuervorrichtung 28 so, daß abhängig von dem Steuerdruck in der Ölpumpe 25 ein bestimmter Durchsatz aufrechterhalten wird.

Das Solenoidventil 26 wird von dem Grenzschalter 22 betätigt. Das Solenoid 29 des Solenoidventils 26 ist normalerweise aufgrund der Stellung des Grenzschalters 22 entmagnetisiert und wird in der Position III gehalten, in welcher Arbeitsöl von der Pumpe 25 in die Ölkammern 4 und 5 gelangen kann. Wenn das Solenoid 29 durch den Grenzschalter 22 magnetisiert wird, hält das Solenoid­ ventil 26 an einer Position IV an, in welcher das Arbeits­ öl von der Ölpumpe 25 in den Abfluß gelangt. Dies ge­ schieht bei einer Überlast-Situation. Die Logik-Ventile 27 und 28 verhindern, daß Arbeitsöl in die entgegenge­ setzte Richtung fließt, d.h. von einer der Ölkammern 4 und 5 zu dem Solenoidventil 26.

Ein Druckmesser 30 mißt den Öldruck in der Öldruckkammer 4. Der Druckmesser befindet sich in der Leitung zwischen dem Logik-Ventil 27 und der Ölkammer 4. Ein Druckmesser 31 dient zum Messen des Öldrucks in der Ölkammer 5. Dieser Druckmesser befindet sich in der Ölleitung zwischen dem Logik-Ventil 28 und der Ölkammer 5. In Fig. 2 bezeichnen die Bezugszeichen 32 und 33 Rückschlagventile, das Bezugs­ zeichen 34 ein Entlastungsventil, 35 eine fest einge­ stellte Drossel, 36 einen Schalldämpfer, 37 eine Ablauf­ leitung, 38 einen Druckmesser, 39 ein veränderliches Drosselventil, 40 einen Antriebsmotor für die Ölpumpe 25 und 41 einen Filter.

Die oben beschriebene Vorrichtung arbeitet wie folgt:

Wenn die Presse im Normalbetrieb arbeitet und keine über­ lastung auf die Presse einwirkt, berührt die Spitze 9 a des Kolbens 10 des Schutzventils 8 den Grenzschalter 22, so daß den Solenoidventilen 23 und 24 kein elektrischer Strom zugeführt wird. Während die Stromzufuhr durch den Grenz­ schalter 22 gesperrt ist, sind die Solenoide 24 und 29 der Solenoidventile 23 bzw. 26 entmagnetisiert und nehmen die Stellungen I bzw. III ein. Demgemäß gelangt Arbeitsöl von der Pumpe 25 in die Öldruckkammern 4 und 5 der Supports 2 und 3, und in die Luftkammer 10 gelangt Luft von der (nicht gezeigten) Druckluftquelle. Wenn auf den Stößel 1 eine Überlast einwirkt, so daß der Öldruck in den Ölkammern 4 und 5 einen vorbestimmten Druck, der abhängt von dem Luftdruck in der Luftkammer 10 des Schutzventils 8, übersteigt, befinden sich der Druck in der Ölkammer 6 des Schutzventils 8 einerseits und der Druck in der Luftkammer 10 nicht mehr im Gleich­ gewicht, so daß der Kolben 9 des Schutzventils 8 nach unten gestoßen wird. Da die Ölkammer 6 in dem Ventil 8 und der Abfluß 9 strömungsverbunden sind, wenn der Kolben 9 des Schutzventils 8 nach unten gestoßen ist, wird Arbeitsöl aus den Ölkammern 4 und 5 der Supports 2 und 3 über die Ölkammer 6 des Schutzventils 8 in den Abfluß 9 gedrückt, so daß sich der Stößel 1 den Supports 2 und 3 mehr annähert und dadurch die Überbelastung be­ seitigt.

Wenn der Kolben 9 des Schutzventils 8 nach unten gedrückt wird, löst sich die Spitze 9 a des Kolbens 9 von dem Grenz­ schalter 22, so daß den Solenoiden 24 und 25 der Ventile 23 bzw. 26 elektrische Energie zugeführt wird, durch die die Solenoide 24 und 25 erregt werden, so daß die Ventile die Positionen II bzw. IV einnehmen und in diesen Positionen verharren. Dadurch wird die Zufuhr von Arbeitsöl zu den Kammern 4 und 5 gesperrt, und die Luftkammer 10 des Schutzventils 8 wird über den Schalldämpfer 26 mit der Atmosphäre verbunden, so daß die Luft vollständig aus der Luftkammer entweichen kann. Wenn die Luftkammer 10 vollständig luftleer ist, drückt der in der Ölkammer des Schutzventils herrschende Druck den Kolben 9 mit vollem Hub nach unten, so daß das Arbeitsöl aus den Ölkammern 4 und 5 des Stößels 1 vollständig in den Abfluß 7 ablaufen kann. Dadurch reicht der Aufwärtshub des Stößels 1 aus, um einen zu pressenden Gegenstand oder ein gepreßtes Teil zwischen der oberen und der unteren Formhälfte entfernen zu können.

Da die Logik-Ventile 20 und 21 in der erfindungsgemäßen Überlast-Schutzvorrichtung verhindern, daß zwischen den Ölkammern 4 und 5 der Supports 2 bzw. 3 ein Druckausgleich stattfindet, erfassen die Druckmesser 30 und 31 unter­ schiedliche Druckwerte, wenn auf den Stößel 1 eine un­ gleichmäßige Belastung einwirkt. Durch Vergleichen der von den Druckmessern 30 und 31 gelieferten Meßwerte läßt sich also feststellen, ob eine ungleichmäßige Belas­ tung auf den Stößel 1 einwirkt oder nicht.

Wenn bei der erfindungsgemäßen Überlast-Schutzvorrichtung die Überlastung beseitigt ist, wird der Stößel 1 bis zum oberen Totpunkt hochgefahren, um die Ürsache für die Überlastung zu beseitigen. Dies geschieht nach Beseitigen oder Lösen des Überlastzustands. Anschließend werden die Solenoide 24 und 29 der Solenoidventile 23 und 26 entmagnetisiert, so daß die Solenoide 24 und 29 wieder in ihre Positionen I bzw. III gelangen. Dadurch wird wieder der normale Betriebszustand der Anlage hergestellt.

Da die Solenoidventile 23 und 26 im Normalzustand der Überlast-Schutzvorrichtung entmagnetisiert sind, kann es kaum dazu kommen, daß beispielsweise die Spulen der Solenoidventile durchbrennen. Da außerdem die Solenoid­ ventile im Normalbetrieb keinen Strom aufnehmen, ist der gesamte Stromverbrauch der Überlast-Vorrichtung gering.

Da die Ölpumpe 25 in der erfindungsgemäßen Schutzvor­ richtung eine Pumpe mit veränderbarem Durchsatz ist, bei der der Durchsatz Q durch eine Feder des Steuer­ glieds 28 erhöht und gegen die Federkraft verringert wer­ den kann, wird verhindert, daß das Arbeitsöl vergebens entspannt wird. Da außerdem nach Beseitigung der Überlast der Auslaßdruck zu Null gemacht werden kann, wird die Auslaßmenge Q der Ölpumpe 25 maximal, so daß das Arbeits­ öl in den Druckkammern 4 und 5 rasch unter Druck gesetzt werden kann. Da die Ölleitung 42 mit einem Entlastungs­ ventil 34 und einem Drosselventil 35 ausgestattet ist, wird auch dann, wenn in der Ölleitung 42 Luft sein sollte, was z.B. der Fall ist, wenn die Vorrichtung nach der Montage sofort in Betrieb genommen wird, die Luft über das Entlastungsventil 34 und die Drossel 35 in den Ab­ fluß 37 ausgelassen, so daß etwaige Luft in der Leitung nicht die Anlaufphase der Anlage stören kann.

Das Rückschlagventil 33 verhindert, daß der Druck des Öls in dem Leitungssystem stromaufwärts bezüglich des Rückschlagventils 33 beim Anhalten der Ölpumpe 35 ab­ sinkt, in dem Arbeitsöl beim Anhalten der Pumpe in die entgegengesetzte Richtung strömt. Dadurch wird verhindert, daß sich die Ölpumpe 25 in die umgekehrte Richtung dreht und die Anlage nutzlose und störende Bewegungsabläufe macht.

Claims (7)

1. Überlast-Schutzvorrichtung für eine Presse, die mehrere Supports zum Lagern eines Pressen­ stößels, mehrere Ölkammern in den Supports, in denen ein zu dem auf den Stößel einwirkenden Druck proportionaler Druck erzeugt wird, und ein Schutzventil, dessen Ölkammer mit den Ölkammern der Supports über Verbindungsleitungen verbunden ist, aufweist, dadurch gekennzeich­ net, daß in den Leitungen zwischen den Ölkammern (4, 5) der Supports (2, 3) und der Ölkammer (6) des Schutz­ ventils (8) Logik-Ventile (20, 21) vorgesehen sind, die verhindern, daß aus der Ölkammer des Schutzventils (8) in die Ölkammern (4, 5) der Supports (2, 3) Arbeitsöl strömt, und daß in jeder Ölkammer (4, 5) der Supports (2, 3) Drucksensoren (30, 31) vorgesehen sind, die den Öl­ druck in jeder Ölkammer der Supports erfassen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Arbeitsöl den Ölkammern (4, 5) der Supports (2, 3) von einer Ölpumpe (25) über ein Solenoidventil (26) zugeführt wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Solenoidventil (26) ein Solenoid (29) enthält, das dafür sorgt, daß die Ölpumpe (25) den Ölkammern in den Supports Arbeitsöl zuführt, wenn das Solenoid entmagnetisiert ist, während bei Magnetisierung des Solenoids (29) kein Arbeitsöl zuge­ führt wird.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 und 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Ölpumpe (25) eine Pumpe mit veränderlicher Pumpleistung ist, so daß das gepumpte Volumen durch einen Steuerdruck der Ölpumpe gesteuert werden kann.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Leitung zwischen der Ölpumpe (25) und dem Solenoidventil (26) ein Rückschlagventil (33) vorgesehen ist, das verhindert, daß Arbeitsöl von dem Solenoidventil (26) zu der Ölpumpe (25) zurückströmt.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, ge­ kennzeichnet durch ein weiteres Solenoid­ ventil (23), welches zwischen einer Luftkammer (10) des Schutzventils (8) einerseits und einer Druckluftquelle und der Atmosphäre andererseits liegt, um die Zufuhr von Druckluft zu der Luftkammer (10) des Schutzventils (8) zu steuern, indem es die Luftkammer selektiv mit der Druckluftquelle oder der Atmosphäre verbindet.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein weiteres Solenoid (24) des weiteren Solenoidventils (23) das Ventil so steuert, daß die Luftkammer (10) des Schutzventils (8) mit der Druckluftquelle verbunden wird, wenn das weitere Solenoid (24) entmagnetisiert ist, während die Luftkammer (10) mit der Atmosphäre verbunden wird, wenn das Solenoid (24) magnetisiert ist.