DE4436742A1

DE4436742A1 - Hydraulic overload safeguard

Info

Publication number: DE4436742A1
Application number: DE19944436742
Authority: DE
Inventors: Petr Jachym; Frantisek Landsman
Original assignee: Zdas AS
Current assignee: Zdas AS
Priority date: 1993-10-18
Filing date: 1994-10-14
Publication date: 1995-05-04
Also published as: CZ280427B6; CZ218693A3

Abstract

A hydraulic overload safeguard for mechanical presses serves to prevent the overloading of the press or of a tool (die) and is provided with a main piston (1) and with a control piston (2) which has an orifice (3) which allows hydraulic fluid to pass through the control piston, both pistons being connected on one side to a pressure space (10) and, on the other side, via a space (11) in which a controlling safeguard pressure prevails, with a safety valve (4) which connects the space (11) to an outlet (12), the ratio of the seat area to the front-face area of the control piston being smaller than the ratio of the seat area to the front-face area of the main piston (2) (Fig. 1). <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Überlastsicherung für mechanische Pressen, die eine Überlastung der Presse oder des Werkzeuges verhindert.The invention relates to a hydraulic overload protection for mechanical presses that overload the press or the Tool prevented.

Zur Zeit werden mehrere verschiedene Konstruktionen der Über lastsicherungen für mechanische Pressen benützt. Es ist dies insbesondere eine hydraulisch-pneumatische Sicherung, mit hydraulischer Übertragung der Preßkraft und pneumatischer Betätigung der Sicherung. Daraus resultiert ein hohes Gewicht des Kolbens und der ganzen Sicherung. At the moment several different constructions of the over load safety devices used for mechanical presses. It is this especially a hydraulic-pneumatic fuse, with hydraulic transmission of the pressing force and pneumatic Operation of the fuse. This results in a high weight of the piston and the whole fuse.

Eine weitere Lösung sind Sicherungen, deren Sicherungsdruck zum Ladedruck der Druckquelle proportional ist. Ihre Nachteile sind aber große Abmessungen, die Kombination zweier Medien - Öl und Luft - und deren Zuführung auf bewegliche Teile der Presse, große Massen der beweglichen Teile der Sicherung und die Abhängigkeit vom Ladedruck. Daraus ergeben sich schlechte dynamische Eigenschaften, eine lange Reaktionsdauer, große Massenkräfte und Durchsickerungen. Aus diesen Gründen sind diese Sicherungen besonders für Pressen mit hoher Hubzahl und hoher Überlast im Laufe des Hubes nicht geeignet.Another solution are fuses, their fuse pressure is proportional to the boost pressure of the pressure source. Your disadvantages are large dimensions, the combination of two media - Oil and air - and their supply to moving parts of the Press, large masses of the moving parts of the fuse and the dependence on the boost pressure. This results in bad ones dynamic properties, long response time, great Mass forces and leakage. For these reasons, these are Fuses especially for presses with a high number of strokes and high Overload not suitable during the stroke.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine hydraulische Überlastsicherung der eingangs genannten Art zu schaffen, die gute dynamische Eigenschaften und eine kurze Reaktionsdauer aufweist und nur geringe Massenkräfte notwendig hat.It is therefore an object of the present invention a hydraulic To create overload protection of the type mentioned, the good dynamic properties and a short reaction time and has only low mass forces necessary.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine hydraulische Überlastsicherung mit einem Hauptkolben und mit einem eine Blende aufweisenden Steuerkolben gelöst, wobei über die Blende Hydrau likflüssigkeit durch den Steuerkolben dringen kann, wobei beide Kolben einerseits mit einem Druckraum in Verbindung stehen, andererseits über einen Raum, in dem ein steuernder Sicherungs druck vorherrscht, mit einem Sicherheitsventil in Verbindung stehen, das den Raum mit einem Abfluß verbindet, wobei das Verhältnis zwischen Sitzfläche und Stirnfläche des Steuerkolbens kleiner ist als das Verhältnis zwischen Sitzfläche und Stirn fläche des Hauptkolbens.According to the invention, the task is performed by a hydraulic Overload protection with a main piston and with an orifice having control piston solved, with the orifice Hydrau lik fluid can penetrate through the control piston, both Pistons are connected to a pressure chamber on the one hand, on the other hand, via a room in which a controlling fuse pressure prevails, in connection with a safety valve stand that connects the room with a drain, whereby the Relationship between seat and front surface of the control piston is smaller than the ratio between seat and forehead area of the main piston.

Der Steuerkolben ist vorteilhafterweise koaxial im Hauptkolben gelagert, alternativ kann er aber auch außerhalb des Hauptkolbens angeordnet sein. The control piston is advantageously coaxial in the main piston stored, alternatively it can also be outside the main piston be arranged.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der Raum des steuernden Sicherungsdruckes von einer Druckzufuhr mittels eines Rückschlagventiles getrennt.In a further embodiment of the invention, the space of the controlling security pressure from a pressure supply by means of a Check valve separated.

Die erfindungsgemäße hydraulische Sicherung schützt die Presse oder das Werkzeug vor Überlastung. Durch die Kombination des Hauptkolbens und des Steuerkolbens und der ausgewählten Flächen verhältnisse der Sitze und der Stirnflächen der Kolben ist ein vollständiges und augenblickliches Öffnen der Sicherung und ein nicht gedrosselter Durchfluß aus dem Hauptsicherungsdruckraum in den Abfluß gewährleistet. Die Sicherung ist vom Ladedruck unabhängig und ermöglicht ein stufenloses Verstellen auf einen anderen Sicherungsdruck. Besondere Vorteile sind kleine Abmes sungen, kleine Masse der beweglichen Teile, eine kurze Reaktions dauer und minimale Verluste. Somit sind auch die Anschaffungs kosten der Sicherung vorteilhaft. Das Vorsehen der Blende ermöglicht ein äußerst rasches Ansprechen des Sicherheits ventiles, ohne daß nennenswerte hydraulische Mengen fließen müssen. Der mit Öffnen des Sicherheitsventils verbundene Druckabfall ermöglicht ein alsbaldiges Bewegen des Steuerkolbens, was unmittelbar ein Bewegen des Hauptkolbens nach sich zieht. Der sich sehr rasch einstellende Druckverlust im Raum kann von einem Druckschalter aufgenommen, vom Steuersystem ausgewertet und dann die Presse abgestellt werden.The hydraulic fuse according to the invention protects the press or the tool from overload. By combining the Main piston and the control piston and the selected surfaces ratio of the seats and the end faces of the pistons is a complete and immediate opening of the fuse and an unrestricted flow from the main fuse pressure chamber guaranteed in the drain. The fuse is from the boost pressure independent and enables stepless adjustment to one other security printing. Small dimensions are a particular advantage solutions, small mass of moving parts, a short reaction duration and minimal losses. So are the purchase backup costs advantageous. The provision of the bezel enables an extremely quick response to security valves without any significant hydraulic flow have to. The one associated with opening the safety valve Pressure drop enables the spool to be moved immediately, which immediately entails moving the main piston. The very quickly occurring pressure loss in the room can be from added a pressure switch, evaluated by the control system and then the press can be turned off.

Somit wird die Aufgabe vollkommen gelöst.The task is thus completely solved.

Es versteht sich, daß die vorstehend genannten sowie die nachfolgend noch erläuternden Merkmale nicht nur in den ange gebenen Kombinationen, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung einsetzbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the above and the features still to be explained below not only in the attached given combinations, but also in other combinations or can be used alone, without the scope of the to leave the present invention.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand zweier Ausführungsbeispiele in Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen näher beschrie ben und erläutert. Es zeigen:The invention is described below using two exemplary embodiments described in more detail in connection with the accompanying drawings ben and explained. Show it:

Fig. 1 einen Schnitt eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen hydraulischen Überlastsicherung, bei der ein Steuerkolben im Hauptkolben angeordnet ist, und Fig. 1 shows a section of a first embodiment of a hydraulic overload safety device according to the invention, in which a control piston is arranged in the main piston, and

Fig. 2 eine der Fig. 1 vergleichbare Darstellung mit einer Anordnung des Steuerkolbens außerhalb des Haupt kolbens. Fig. 2 is a representation of FIG. 1 comparable with an arrangement of the control piston outside the main piston.

Eine erfindungsgemäße Überlastsicherung ist aus einem Hauptkolben 1, einem Steuerkolben 2 und einem Sicherheitsventil 4 zusammen gesetzt.An overload safety device according to the invention is composed of a main piston 1 , a control piston 2 and a safety valve 4 .

Der Steuerkolben 2 ist bevorzugt koaxial innerhalb des Haupt kolbens 1 gelagert (siehe Fig. 1). Bei der in Fig. 2 darge stellten alternativen Ausführung ist der Steuerkolben 2 außerhalb des Hauptkolbens 1 gelagert bzw. aufgenommen.The control piston 2 is preferably mounted coaxially within the main piston 1 (see Fig. 1). When in Fig. 2 Darge presented alternative embodiment, the control piston 2 stored outside of the main piston 1 and recorded.

In den Steuerkolben 2 ist eine Blende 3 eingeschraubt, die ein Durchströmen von gewissen Mengen Hydraulikflüssigkeit durch den Steuerkolben 2 ermöglicht. Durch Einsetzen unterschiedlicher Blenden 3 mit unterschiedlichen Durchmessern kann dieses Durchströmen den jeweiligen Bedürfnissen angepaßt werden.In the control piston 2, a diaphragm 3 is screwed, which allows passage of certain amounts of hydraulic fluid through the control piston. 2 By inserting different orifices 3 with different diameters, this flow can be adapted to the respective needs.

In der Ausführung von Fig. 1 drückt eine Feder 8 den Steuerkolben 2 in einen im Hauptkolben 1 gebildeten Sitz und trennt dadurch einen Raum 11 des steuernden Sicherungsdruckes von einem Abfluß 12. In the embodiment of FIG. 1, a spring 8 presses the control piston 2 into a seat formed in the main piston 1 and thereby separates a space 11 of the controlling safety pressure from a drain 12 .

Bei der alternativen Ausführung von Fig. 2 drückt eine Feder 8 den Steuerkolben 2 in einen im Körper der Sicherung ausgebil deten Sitz. Eine Feder 8′ drückt den Hauptkolben 1 auf einen Sitz. Der Hauptkolben 1 trennt den Druckraum 10 des Haupt sicherungsdruckes vom Abfluß 12.In the alternative embodiment of FIG. 2, a spring 8 presses the control piston 2 into a seat formed in the body of the fuse. A spring 8 'presses the main piston 1 onto a seat. The main piston 1 separates the pressure chamber 10 of the main safety pressure from the drain 12 .

Auf die Stirnfläche des Steuerkolbens 1 mit der Fläche S₂ wirkt ein Druck p_a aus dem Druckraum 10 des Hauptsicherungsdruckes. Die Sitzfläche S₁ des Steuerkolbens 2 ist größer als die Fläche S₂ und auf diese wirkt der Druck p_b aus dem Raum 11 des steuernden Sicherungsdruckes.On the end face of the control piston 1 with the surface S₂ acts a pressure p _a from the pressure chamber 10 of the main backup pressure. The seat surface S₁ of the control piston 2 is larger than the surface S₂ and this acts on the pressure p _b from the space 11 of the controlling safety pressure.

Das Verhältnis der Flächen des Steuerkolbens 2 ist i_R=S₁/S₂<1, es liegt vorzugsweise nahe bei eins, z. B. bei 1,1.The ratio of the areas of the control piston 2 is i _R = S₁ / S₂ <1, it is preferably close to one, z. B. at 1.1.

Für den geforderten Sicherungsdruck p_a im Druckraum 10, z. B. 22 MPa ist dann das Sicherheitsventil auf den Druck p_b=1/i_R×p_a, z. B. 20 MPa eingestellt.For the required backup pressure p _a in the pressure chamber 10 , for. B. 22 MPa is then the safety valve to the pressure p _b = 1 / i _R × p _a , z. B. 20 MPa.

Das Verhältnis i_R zwischen der Sitzfläche und der Stirnfläche des Steuerkolbens 2 muß kleiner sein als das Verhältnis i_H zwischen der Sitzfläche und der Stirnfläche des Hauptkolbens 1. Diese Bedingung sichert die Funktion der Sicherung gegen Überlastung. Die Sicherung kann ein Rückschlagventil 5, das die Funktion der Sicherung als solche nicht beeinflußt und ferner ein Rückschlagventil 6 aufweisen. Das Rückschlagventil 5 dient nur zu einem schnelleren Nachfüllen der Hydraulikflüssigkeit in die Druckpunkte, und das Rückschlagventil 6 dient zur Trennung der Sicherung von einer Druckzufuhr 9 in den Ladekreis und schließt damit einen Einfluß von außerhalb liegenden Störungen auf die Funktion der Sicherung aus. Das Volumen der Hydraulik flüssigkeit wird verringert und damit auch der Einfluß der Zusammendrückbarkeit der Hydraulikflüssigkeit, z. B. Öl, auf die dynamischen Eigenschaften der Sicherung. Im hydraulischen Kreis der Sicherung ist weiterhin ein Druckschalter 7 angeordnet.The ratio i _R between the seat surface and the end surface of the control piston 2 must be smaller than the ratio i _H between the seat surface and the end surface of the main piston 1 . This condition ensures the function of the fuse against overload. The fuse can have a check valve 5 , which does not influence the function of the fuse as such, and also have a check valve 6 . The check valve 5 is used only for faster refilling of the hydraulic fluid in the pressure points, and the check valve 6 is used to separate the fuse from a pressure supply 9 in the charging circuit and thus excludes an influence of external disturbances on the function of the fuse. The volume of the hydraulic fluid is reduced and thus also the influence of the compressibility of the hydraulic fluid, for. B. Oil, on the dynamic properties of the fuse. A pressure switch 7 is also arranged in the hydraulic circuit of the fuse.

Erfolgt ein Druckanstieg im Druckraum 10 des Hauptsicherungs druckes auf den Sicherungsdruck, so kommt es über die Blende 3 zu einem Druckanstieg im Raum 11 des steuernden Sicherungs druckes, der wiederum auf den am Sicherheitsventil 4 einge stellten Druck wirkt und ein Öffnen des Sicherheitsventiles 4 bewirkt. Dadurch entsteht ein Durchfluß über die Blende 3 und infolge des Druckverlustes an der Blende 3 zu einem Druck unterschied zwischen dem Raum 11 und dem Druckraum 10, der das Öffnen des Steuerkolbens 2 bewirkt. Dadurch wird der Raum 11 des steuernden Sicherungsdruckes mit dem Abfluß 12 verbunden. Dadurch entsteht ein schneller Kräftegleichgewichtsverlust, infolgedessen hebt der Hauptkolben 1 von seinem Sitz ab, ist also völlig geöffnet und die Hydraulikflüssigkeit strömt ohne Drosselung im Sitz des Hauptkolbens 1 von den Druckpunkten in den Abfluß 12. Der Druckverlust im Raum 11 wird vom Druckschalter aufgenommen, vom Steuersystem ausgewertet und dieses stellt die Presse ab.Takes place a pressure increase in the pressure chamber 10 of the main fuse pressure to the fuse pressure, it comes over the aperture 3 to a pressure increase in the space 11 of the controlling fuse pressure, which in turn acts on the on the safety valve 4 set pressure and causes the opening of the safety valve. 4 This creates a flow through the orifice 3 and due to the pressure loss at the orifice 3 to a pressure difference between the space 11 and the pressure space 10 , which causes the control piston 2 to open. As a result, the space 11 of the controlling safety pressure is connected to the drain 12 . This results in a rapid loss of the equilibrium of forces, as a result of which the main piston 1 lifts off its seat, that is to say it is fully open and the hydraulic fluid flows from the pressure points into the drain 12 without throttling in the seat of the main piston 1 . The pressure loss in room 11 is recorded by the pressure switch, evaluated by the control system and this switches the press off.

Claims

1. Hydraulic overload protection for mechanical presses, comprising a main piston (1) and having a an aperture (3) the control piston (2), (3) hydraulic fluid can pass through the control piston (2) via the aperture, wherein both pistons (2 , 3 ) are connected on the one hand to a pressure chamber ( 10 ), and on the other hand are connected to a safety valve ( 4 ) via a chamber ( 11 ) in which a controlling safety pressure prevails, which connects the chamber ( 11 ) with a drain ( 12 ) connects, the ratio between the seat surface and the end surface of the control piston ( 2 ) being smaller than the ratio between the seat surface and the end surface of the main piston ( 1 ).

2. Hydraulic fuse according to claim 1, characterized in that the control piston ( 2 ) is arranged coaxially in the main piston ( 1 ).

3. Hydraulic fuse according to claim 1, characterized in that the control piston ( 2 ) is arranged outside the main piston ( 1 ).

4. Hydraulic fuse according to one of claims 1 to 3, characterized in that the space ( 11 ) from a pressure supply ( 9 ) by means of a check valve ( 6 ) is separated.