DE4441569A1 - Verfahren zum lärm- und stoßarmen Angleichen des Ober- und Unterwerkzeuges von mechanischen Pressen und Stößelantrieb mit einer Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents
Verfahren zum lärm- und stoßarmen Angleichen des Ober- und Unterwerkzeuges von mechanischen Pressen und Stößelantrieb mit einer Einrichtung zur Durchführung des VerfahrensInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum lärm- und
stoßarmen Angleichen des Ober- und Unterwerkzeuges von
mechanischen Pressen, insbesondere Pressen zum Umformen von
Blechteilen bei hohen Hubzahlen gemäß dem Oberbegriff des
Anspruchs 1. Gegenstand der Erfindung ist weiterhin ein
Stößelantrieb für mechanische Pressen mit einer Einrichtung
zur Durchführung des o. g. Verfahrens mit den Merkmalen des
Oberbegriffs des Anspruchs 4.
Bei mechanischen Kurbel- bzw. Exzenterpressen entstehen bei
hohen Hubzahlen und großen Ziehtiefen durch den Auftreff
stoß negative Auswirkungen auf die Teilequalität und eine
unzulässige Lärmbelastung für den Werker.
Die kostenaufwendigen Gelenk- bzw. Hebelpressen haben den
Auftreffstoß gemindert, dennoch sind insbesondere beim
Einsatz von Pneumatikkissen in vielen Fällen zusätzlich
noch Einrichtungen zum Vorbeschleunigen der bewegten Massen
erforderlich. Bei Schneidarbeiten ohne Kissen im Tisch kann
auf diese Einrichtungen nicht zurückgegriffen werden.
Es wurden auch Lösungen für den Stößelantrieb vorgeschla
gen, die die werkzeugabhängigen Angleichvorgänge durch eine
geeignete Gestaltung der Kinematik im Antriebsmechanismus
(DE 41 30 004 A1) realisieren. Die Variabilität des
Aufsetzpunktes führt dabei konstruktiv zu außerordentlich
hohen Anforderungen.
Bei einem weiteren Vorschlag (DE 41 12 942 A1) ist der
Stößelantrieb als Innen- und Außenstößel ausgebildet. Dabei
wird der Innenstößel durch steuer- und regelbare Hubzylin
der angetrieben, die am Außenstößel befestigt sind.
Aus den DD 2 79 639 A1 und DD 2 95 798 AS sind zwei Lösungen
bekannt, bei denen der Angleichvorgang durch gesteuerte
Hubzylinder, die zwischen den Druckpunkten und dem Stößel
angeordnet sind, realisiert wurde.
Keine der vorgeschlagenen Lösungen erfüllt die Anfor
derungen, mit einfachen Mitteln ein leistungsfähiges und
robustes Verfahren für den Angleichvorgang zu schaffen
unter Beachtung eines hohen Wirkungsgrades der Maschine.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine
Einrichtung vorzuschlagen, nach dem mit einfachen Mitteln
und hohem Wirkungsgrad der Angleichvorgang beim Schließen
des Werkzeuges sicher beherrscht wird.
Erfindungsgemäß wird das durch die Abarbeitung der Ver
fahrensschritte gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des
Anspruchs 1 erreicht. Durch die Merkmale des Anspruchs 2
ist eine noch bessere Anpassung der Bewegungscharakteristik
möglich. Im Anspruch 3 wird ein Verfahren angegeben, nach
dem die optimalen Einstellparameter zur Durchführung des
Verfahrens nach den Ansprüchen 1 und 2 ermittelt werden
können.
Ein Stößelantrieb mit einer Einrichtung zur Durchführung
des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 oder 2 ist im Anspruch
4 beschrieben. Die Ansprüche 5 bis 7 enthalten weitere vor
teilhafte Ausgestaltungen der Einrichtung nach Anspruch 4.
Als Angleichvorgang wird die Bewegung des Stößels in Bezug
zur Druckpunktfläche des Pleuels bezeichnet. Dieser
Angleichvorgang kann nur über den begrenzten Hub der
Druckpunktzylinder erfolgen. Der Angleichvorgang gelingt,
wenn folgende Bedingungen erfüllt werden:
- 1. Der Angleichvorgang muß mit einer ausreichend großen Geschwindigkeit erfolgen. Da die Richtung der Angleich bewegung der Antriebsbewegung des Stößels entgegengesetzt ist, verlangsamt sich die Bewegung des Stößels bezüglich des Pressengestells im gleichen Maße.
- 2. Die Geschwindigkeit des Stößels muß beim Auftreffen auf das Blechteil ausreichend klein sein, d. h. die Relativ geschwindigkeit gegenüber den Pleuelstangen soll möglichst ihr Maximum erreichen.
- 3. Nach dem Aufsetzen des Stößels auf das Blechteil soll der Stößel in Richtung des Blechteils wieder ausreichend beschleunigt werden, damit am Ende des Angleichvorgangs der innere Anschlag mit einer reduzierten Geschwindigkeit erreicht wird.
Zur Beeinflussung des Angleichvorgangs stehen mit der in
Fig. 2 dargestellten Schaltungsanordnung folgende Variablen
zur Verfügung:
- - Nocken zum Einschalten und Ausschalten des Bremsvorgangs,
- - Nocken zur Einleitung und Beendigung des Beschleunigungs vorgangs,
- - Drucksollwert für den Druckölspeicher zur Einstellung der erforderlichen Bremskraft.
Damit soll der Hybridantrieb an unterschiedliche Hubzahlen,
verschiedene Ziehtiefen, variable Oberwerkzeugmassen und an
verschiedene Ziehkissen- und Verfahrenskräfte anpaßbar
sein.
Die Ermittlung der optimalen Einstellparameter wird in
nachfolgend beschriebener Verfahrensweise vorgenommen.
Der Angleichvorgang wird in zwei Bereiche unterteilt - in
den Brems- und in den Beschleunigungsvorgang. Sind die Ver
fahrens- und Ziehkissenkräfte vernachlässigbar klein, so
werden für das Bremsen und das Beschleunigen gleichgroße
Wege vorgesehen, also jeweils der halbe Relativhub.
Zur gezielten Beeinflussung des Bremsvorgangs können fol
gende modellhafte Überlegungen zugrunde gelegt werden. Die
dominante Größe beim Bremsen ist die kinetische Energie des
Stößels, die durch die Stößelmasse und die momentane
Stößelgeschwindigkeit gekennzeichnet ist. Dem Stößel wird
während des Bremsvorgangs eine definierte Kraft entge
gengesetzt (Druck des Hydrauliköls im Druckölspeicher) und
über den Bremsweg wird die kinetische Energie größtenteils
in potentielle Energie (Federspannarbeit) umgewandelt.
Dabei treten strömungsbedingte Verluste auf. Die
Stößelbewegung läßt sich vereinfacht mit der Bewegungs
gleichung eines schwach gedämpften, schwingungsfähigen
Systems 2. Ordnung beschreiben.
Die Lösung der Differentialgleichung ist der Relativweg,
den der Stößel in Richtung des Druckpunktes zurücklegt. Bei
Einleitung des Bremsvorgangs wird der Stößel vom Antrieb
"abgekoppelt" und verlangsamt seine Geschwindigkeit, bis
die gewünschte Auftreffgeschwindigkeit erreicht ist. In
Abhängigkeit von der Bremskraft wird dabei ein bestimmter
Bremsweg zurückgelegt. Der Bremsweg und die Bremsge
schwindigkeit sind als Funktion von der Zeit und der
Bremskraft als Gleichungssystem darstellbar. Die Lösung des
Gleichungssystems gibt die erforderliche Bremskraft und die
dazugehörige Bremszeit an, die der Stößel benötigt, um die
gewünschte Auftreffgeschwindigkeit nach dem halben
Relativweg zu erreichen. Damit läßt sich der Kurbelwinkel
zum Zeitpunkt des Auftreffens angeben. Unter der Voraus
setzung, daß sich die Hubzahl der Presse während der
Abwärtsbewegung des Stößels nicht ändert, kann der Start
punkt (z. B. durch Nocken) für die Einleitung des Brems
vorgangs exakt ermittelt werden.
Die Einleitung des Beschleunigungsvorgangs erfolgt unmit
telbar nach dem Aufsetzen. Mit dem Beschleunigen stellen
sich die schaltungstechnisch bedingten Zwangsverhältnisse
ein. Der Stößel nimmt unter der Voraussetzung der
Flächengleichheit von Brems- und Druckpunktzylinder die
Hälfte der aktuellen Antriebsgeschwindigkeit an. Damit ist
der innere Anschlag erreicht.
Muß während des Angleichvorgangs mit Ziehkissen- und
Verfahrenskräften gerechnet werden, so spielt die Feder
steifigkeit des eingeschlossenen Hydrauliköls eine Rolle.
Der hydraulische Zwanglauf wird erst dann voll wirksam,
wenn das Öl in den Rohrleitungen ausreichend vorgespannt
ist. Die Folge ist eine Verzögerung des
Beschleunigungsvorgangs, so daß u. U. der innere Anschlag
mit einer größeren Geschwindigkeit als vorgesehen, erreicht
wird. In diesem Fall muß das Verhältnis zwischen Brems- und
Beschleunigungsweg derart geändert werden, daß sich der
Beschleunigungsweg verlängert und der Bremsweg sich
verkürzt.
Nach der in Fig. 3 dargestellten Schaltungsanordnung läßt
sich der Angleichvorgang ebenfalls mit drei veränderbaren
Parametern an unterschiedliche Hubzahlen, Ziehtiefen und
Kräfte anpassen:
- - Nocken zum Ein- und Ausschalten des Bremsvorgangs,
- - Drucksollwert für den Druckölspeicher zur Einstellung der Bremskraft,
- - Sollwert für das Stetigventil zur Regelung der Angleich geschwindigkeit.
Im Unterschied zu der in Fig. 2 beschriebenen Schaltung
wird der Angleichvorgang nicht durch Einstellung der
Bremskraft und durch die darauf abgestimmte Auslösung des
Bremsvorgangs vorgenommen, sondern der Angleichvorgang wird
durch die Soll-Funktionsvorgabe und Regelung mit dem
Stetigventil 10 dem Hybridantrieb "aufgezwungen". Da der
Hybridantrieb zwischen zwei entgegengerichteten, hydrau
lischen Kräften eingespannt ist, läßt sich der Angleich
vorgang bei ständig wirkender Bremskraft durch Abfluß
regelung des Öls aus den Druckpunktzylindern beeinflussen.
Die Bremsenergie muß hierbei größer als die durch die
Pressenhubzahl bestimmte kinetische Energie des Stößels
sein und ergibt sich aus der Bewegungscharakteristik des
Angleichvorgangs. Aus energetischen Gründen ist es sinnvoll,
die Bremskraft an die sich ändernde Pressenhubzahl anzu
gleichen. Die Zeitdauer des gesamten Angleichvorgangs ist
abhängig von der Pressenhubzahl und zusätzlich von der
gewünschten Auftreffgeschwindigkeit.
Prinzipiell lassen sich beliebige Bewegungsfunktionen der
Rast-in-Rast-Kinematik dem Hybridantrieb vorgeben. Die beim
Beschleunigen gegen das Ziehkissen auftretenden Ziehkissen-
und Verfahrenskräfte beeinflussen den Angleichvorgang
solange nicht, wie der Druck in den Druckpunktzylindern
seinen Grenzwert noch nicht erreicht hat.
Die Erfindung wird nachfolgend an mehreren Ausführungs
beispielen näher erläutert. Die zugehörigen Zeichnungen
zeigen:
Fig. 1 den Verfahrensablauf zur Ermittlung der opti
malen Einstellparameter als Blockschaltbild,
Fig. 2 eine Einrichtung zum Bremsen und Beschleunigen
durch reversierbare Energiewandlung,
Fig. 3 eine Einrichtung zum Bremsen und Beschleunigen
durch Verdrängersteuerung über ein Stetigventil
und die
Fig. 4-6 weitere Varianten für die Ausgestaltung des
Stößelantriebes.
Bei einer Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens sind
nach Fig. 2 in den Druckpunkten des Stößels 4 zwischen den
Pleuelstangen und dem Stößel 4 zusätzliche hydraulisch
betätigbare Druckpunktzylinder 1 mit einfachwirkenden
Kurzhubkolben 1a angeordnet. Am Kopfstück 27 sind die
Kolbenstangen 2 von Bremszylindern 3 (mit beiderseitigen
Kolbenstangen) angelenkt, während das Gehäuse am Stößel 4
befestigt ist. Die oberen und unteren Räume der
Bremszylinder 3 können durch das Ventil 5 bei Erfordernis
gegeneinander abgesperrt werden. Über ein Rückschlagventil
6 wird bei Bedarf Öl aus dem mit Niederdruck beauf
schlagten, als Kolbenspeicher ausgeführten Druckölspeicher
7 gesaugt. Der Druckölspeicher 8 dient als Energiewandler
des zu bremsenden und zu beschleunigenden Stößels 4.
Mit den Einschalten der Pressenkupplung wird das Rück
schlagventil 11 entsperrt, so daß unter dem Vorspanndruck
des Druckölspeichers 8 die Kurzhubkolben 1 gespreizt
werden, bevor der Stößel 4 mit dem Oberwerkzeug schließt.
Das Sperren des Ventils 5 bewirkt ein zügiges Bremsen des
Stößels 4, indem das Öl aus den oberen Räumen der
Bremszylinder 3 in den Druckölspeicher 8 verdrängt wird.
Gleichzeitig schieben die Kurzhubkolben 1a das Öl in die
unteren Räume der Bremszylinder 3. Bei Bedarf wird Öl vom
Druckölspeicher 7 über das Rückschlagventil 6 angesaugt′
Mit deutlich reduzierter Geschwindigkeit setzt der Stößel 4 mit Oberwerkzeug auf die Platine 19 auf. Das restliche Öl aus den Druckpunktzylindern 1a wird in die unteren Räume der Bremszylinder 3 gepreßt. Dadurch erfahren der Stößel 4 mit Oberwerkzeug, die Platine 19, der Blechhalter 20, die Druckbolzen 21 sowie die nicht dargestellte Druckbol zenplatte des Ziehkissens eine Beschleunigungskraft gegen das Kopfstück 27, die solange wirkt, bis die Kurzhubkolben 1a ihren unteren mechanischen Anschlag erreichen.
Mit deutlich reduzierter Geschwindigkeit setzt der Stößel 4 mit Oberwerkzeug auf die Platine 19 auf. Das restliche Öl aus den Druckpunktzylindern 1a wird in die unteren Räume der Bremszylinder 3 gepreßt. Dadurch erfahren der Stößel 4 mit Oberwerkzeug, die Platine 19, der Blechhalter 20, die Druckbolzen 21 sowie die nicht dargestellte Druckbol zenplatte des Ziehkissens eine Beschleunigungskraft gegen das Kopfstück 27, die solange wirkt, bis die Kurzhubkolben 1a ihren unteren mechanischen Anschlag erreichen.
Die Wirkungsweise der Schaltung nach Fig. 2 wird
nachstehend an Hand der Funktionen der einzelnen Bauteile
näher erläutert.
Der Hub der Kurzhubkolben 1a repräsentiert den Angleichweg,
den der Stößel 4 benötigt, um auf die Auftreffge
schwindigkeit abgebremst und nach dem Aufsetzen auf die
Platine 19 wieder beschleunigt zu werden. Diese Angleichung
setzt sich also aus dem Bremsweg und dem Beschleunigungsweg
zusammen. Das Verhältnis von Bremsweg zu Beschleunigungsweg
ist 1 : 1 wenn keine äußeren Kräfte auf den Stößel 4 wirken,
während dieser beschleunigt wird. Das Steuerungsverfahren
sieht es vor, die auf den Stößel 4 wirkenden Verfahrens-
und Kissenkräfte durch eine Veränderung des Verhältnisses
von Brems- und Beschleunigungsweg zu berücksichtigen. Die
Fläche der Kurzhubkolben 1a richtet sich nach der maximalen
Beschleunigungskraft, die der Stößel 4 bei einem bestimmten
Maximaldruck aufbringen kann.
Die Gehäuse der Bremszylinder 3 sind mit dem Stößel 4 fest
verbunden. Damit sind alle Elemente der hydraulischen
Schaltung in bzw. am Stößel 4 angeordnet, so daß keine
flexiblen Hydraulikleitungen erforderlich sind, die
hydraulische Verbindungen zwischen feststehenden und
bewegten Teilen der Presse herstellen. Die Kolbenstangen 2
der Bremszylinder 3 sind mindestens an einem Ende fest mit
dem Pressengestell verbunden. Die Bremszylinder 3 müssen
als Gleichgangzylinder ausgebildet sein, da jeweils beide
Zylinderkammern miteinander kurzgeschlossen sind, wenn der
Angleichvorgang nicht stattfindet. Ist die Kolbenfläche der
Kolben der Bremszylinder 3 gleich der Fläche der
Kurzhubkolben 1a, so ist die Geschwindigkeit des Stößels 4
am Ende des Angleichvorgangs halb so groß wie die momentane
Geschwindigkeit der Pleuelstangen. Mit dieser Geschwin
digkeit wird der innere Anschlag erreicht. Diese Anschlag
geschwindigkeit läßt sich verringern, indem die Fläche der
Kolben der Bremszylinder 3 kleiner bemessen wird als die
der Kurzhubkolben 1a der Druckpunkte. Aus energetischen
Gründen ist jedoch Flächengleichheit anzustreben.
Dieses Sitzventil unterbricht den Kurzschluß zwischen
Zylinderober- und -unterseite der Bremszylinder 3 während
des gesamten Angleichvorgangs. Es leitet mit seiner
Betätigung den Bremsvorgang ein und muß am Ende des
Beschleunigungsvorgangs, wenn das Ölvolumen aus den
Druckpunktzylindern 1 in die Bremszylinder 3 verdrängt
wurde, wieder aktiviert werden. Dies geschieht um ein
Überfüllen des Druckölspeichers 8 und das Abspritzen des
überschüssigen Öles über das Speichersicherungsventil zu
vermeiden.
Während des Bremsvorgangs gelangt das Öl aus den oberen
Räumen der Bremszylinder 3 in den Druckölspeicher 8.
Gleichzeitig ergibt sich für die unteren Räume der
Bremszylinder 3 ein Volumenbedarf, der über das Rückschlag
ventil 6 durch den Druckölspeicher 7 gedeckt wird. Das
Rückschlagventil 6 verhindert jedoch ein Rückfließen der
für die Druckpunktzylinder 1 bestimmten Ölmenge in den
Druckölspeicher 7, wenn das "Spreizen" des Hydraulik
antriebes eingeleitet wird.
Der als Kolbenspeicher ausgeführte Druckölspeicher 7 dient
als "Ölreservoir" für die gesamte hydraulische Schaltung des
Hydraulikantriebs und deckt den während des Angleich
vorgangs auftretenden Volumenbedarf. Der Druckölspeicher 7
ist soweit vorgespannt, daß die kurzzeitig auftretenden
großen Volumenströme nicht zu Unterdruck in der Anlage
führen.
Der als Blasenspeicher ausgeführte Druckölspeicher 8 ist
vor dem Angleichvorgang soweit vorgespannt, daß der in ihm
herrschende Druck die erforderliche Bremskraft bewirkt. Er
nimmt während des Angleichvorgangs die Ölmenge auf die aus
den Bremszylindern 3 verdrängt wird und gibt diese Ölmenge
beim "Spreizen" des Hydraulikantriebs an die Druck
punktzylinder 1 wieder ab. Sind die Flächen der Kolben der
Bremszylinder 3 gleich denen der Kurzhubkolben, muß dem
Druckölspeicher 8 über die Pumpe kein zusätzliches Öl
zugeführt werden.
Das Druckbegrenzungsventil 9 ist vorzugsweise als
Stetigventil ausgeführt und dient innerhalb einer
Speicherladeregelung zusätzlich der Einstellung des
erforderlichen Bremsdruckes. Ist der Druckölspeicher 8 auf
das erforderliche Maß gefüllt, wird die Pumpe auf
drucklosen Umlauf gestellt.
Das entsperrbare Rückschlagventil 11 wird aktiviert, wenn
der Ziehvorgang abgeschlossen ist und der Stößel 4 wieder
in seine Ausgangslage gebracht werden muß. D.h., die
Druckpunktzylinder (1) werden wieder gefüllt, indem sie
über das entsperrbare Rückschlagventil 11 mit dem
Druckölspeicher 8 verbunden werden.
Mit Hilfe des Wegeventils 30 wird das "Beschleunigen", also
die zweite Phase des Angleichvorgangs eingeleitet. Dabei
wird durch Umschalten auf ein höheres Druckniveau dafür
gesorgt, daß das aus den Druckpunktzylindern 1 austretende
"überschüssige" Öl nicht mehr über ein Druckbegrenzungs
ventil in den Druckölspeicher 7, sondern zwangsweise in die
unteren Räume der Bremszylinder 3 gelangt. Somit wird eine
"hydraulische Übersetzung" aktiviert, die den Stößel 4 mit
der halben Geschwindigkeit der Pleuelstangen gegen das
Werkzeug bewegt.
Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 erfolgt der Bremsvorgang
des Stößels 4 mit Oberwerkzeug analog der Schaltungs
anordnung nach Fig. 2 bei geöffneten Rückschlagventil 11.
Dieses entsperrbare Rückschlagventil 11 ist auch während
des Beschleunigungsvorgangs zunächst geöffnet. Es wird
geschlossen, bevor die Kurzhubkolben 1a die Endlage
erreicht haben. Das Stetigventil 10 wirkt bis zum Anschlag
der Kurzhubkolben 1a als Dämpfungsventil.
Bei der Ausführung gemäß Fig. 4 ist die
Ausbalancierungseinrichtung steuerbar ausgeführt und bremst
den Stößel 4 zum erforderlichen Wegpunkt und mit
ausreichender Intensität nach Entkopplung des Kraftflusses
in den Druckpunkten vorübergehend ab. Hierzu ist zwischen
dem Ausbalancierungszylinder 13 und dem Ausgleichsbehälter
14 mindestens ein Ventil 15 angeordnet. Am Druckraum der
Ausbalancierungszylinder 13 sind einerseits zur Vermeidung
unzulässiger Drücke Druckbegrenzungsventile 16 und anderer
seits mindestens ein Rückschlagventil 17 zur Verhinderung
eines Unterdrucks eingebaut.
Die Kurzhubkolben 1a können ihren Hub zurücklegen, wenn das
in den Druckpunktzylindern 1 eingeschlossene Öl über das
Schalt- bzw. Stetigventil 18 in den Druckölspeicher 7
gedrückt wird.
Durch die Hubeinleitung über den nicht dargestellten An
trieb geht der Stößel 4 mit Oberwerkzeug in Schließ
stellung. Kurbelwinkelabhängig wird das Ventil 15 in
Sperrstellung geschaltet, so daß sich ein erhöhter
Druckanstieg im Druckraum der Ausbalancierungszylinder 13
einstellt. Dadurch erhöht sich auch der Hydraulikdruck in
den Druckpunktzylindern 1, da das Ventil 18 sich ebenfalls
in Sperrstellung befindet. Bevor das Oberwerkzeug auf die
Platine 19 trifft, wird das Ventil 18 kurbelwinkelabhängig
geöffnet. Die erhöhte Ausbalancierkraft ist in der Lage,
den Stößel 4 wirksam zu bremsen, wobei der Antrieb über den
Kurzhubkolben 1a das Drucköl aus den Druckpunktzylindern 1
über das Ventil 18 in den Druckölspeicher 7 drückt. Die
Signalgabe erfolgt so, daß der Hub des Kurzhubkolbens 1a
noch nicht zurückgelegt ist, bevor das Oberwerkzeug die
Platine 19 erreicht. Infolge der Stößelbremsung bei
fortschreitender Stößelbewegung reduziert sich die
Auftreffgeschwindigkeit deutlich.
Mit reduzierter Geschwindigkeit werden der Blechhalter 20
mit den Druckbolzen 21 und die massebehafteten Elemente des
Ziehkissens beschleunigt und gleichzeitig die Kissenkraft
überwunden. Während des Ziehvorganges wird das Ventil 15
geöffnet, so daß sich die Drücke im Ausbalancierzylinder 13
und Ausgleichsbehälter 14 angleichen können. In Tiefstlage
wird das Ventil 15 erneut geschlossen. Durch den
Druckzusammenbruch in den Ausbalancierungszylindern 13 kann
der Stößel 4 nicht mehr der Bewegung des Antriebs der
Kurzhubkolben 1a folgen. Dadurch entsteht ein Sog in den
Druckpunktzylindern 1 und über das Rückschlagventil 22 bzw.
Ventil 18 gelangt das Öl aus dem Druckölspeicher 7 wieder
in die Druckpunktzylinder 1 zurück.
Es ist auch denkbar, alternativ die pneumatischen
Ausbalancierzylinder 13 und den Ausgleichsbehälter 14 durch
hydraulische Arbeitszylinder und hydraulische Druckspeicher
mit zwischengeschalteten Hydraulikventilen zu ersetzen.
Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 wirken hydraulische
Arbeitszylinder 23 kurz vor dem Auftreffen des Oberwerk
zeuges auf das Unterwerkzeug auf den Stößel 4. Die Kolben
stangen 24 können mit dem Stößel 4 gekoppelt oder durch
hier nicht dargestellte Verstellspindeln beaufschlagt
werden. Die Arbeitszylinder 23 können auf dem unteren
Werkzeugträger, dem Maschinentisch, im Seitenständer oder
am Kopfstück 27 angeordnet sein. Das Stetigventil 25 wird
über Steuernocken so aktiviert, daß das Oberwerkzeug auf
die Platine 19 trifft, bevor die Kurzhubkolben 1a ihren Hub
zurückgelegt haben. Ist der Hub zurückgelegt, kann der
Druckraum der Arbeitszylinder 23 drucklos gemacht werden.
Über das Rückschlagventil 26 wird der Druckraum während des
Hochlaufs des Stößels 4 wieder gefüllt, so daß die Kolben
stangen 24 ihre Ausgangsstellung erreichen.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 6 ist das
Gehäuse der Bremszylinder 3 am Stößel 4 montiert, dessen
Kolbenstange am Kopfstück 27 angelenkt ist. Im Vorhub des
Stößels 4 erfolgt ein Volumenaustausch des Öles aus dem
stangenseitigen in den anderen Kolbenraum des Bremszy
linders 3. Dabei ist das Ventil 5 geöffnet und das Volu
mendefizit wird mittels Ausgleichsbehälter 28 aufgehoben.
Um den erforderlichen Füllgrad des Zylinderraumes zu
sichern, wird der Ausgleichsbehälter 28 vorgespannt. Ein
Druckbegrenzungsventil 29 sichert den stangenseitigen
Druckraum des Bremszylinders 3 gegen unzulässige
Betriebsdrücke ab. Zum Abbremsen des Stößels 4 vor dem
Aufsetzen des Oberwerkzeuges auf den Blechhalter 20 wird
das Ventil 5 geschlossen. Über die eingeschlossene Ölsäule
wird eine Bremswirkung auf den Stößel 4 ausgeübt. Die
Relativbewegung zwischen dem Kurzhubkolben 1a und dessen
Anschlag wird erreicht, indem das Ventil 18 geöffnet wird.
Claims (7)
1. Verfahren zum lärm- und stoßarmen Angleichen des Ober-
und Unterwerkzeuges von mechanischen Pressen, bei dem die
durch den Kurbel- oder Exzenterantrieb erzeugte sinus
förmige Bewegungscharakteristik während bestimmter Phasen
des Stößelhubes - vorzugsweise kurz vor dem Aufsetzen des
Oberwerkzeuges auf die Platine (den Blechhalter) - durch
eine mittels zusätzlicher, in Abhängigkeit vom Stößelweg
oder Kurbelwinkel der Presse steuerbarer hydraulischer
Arbeitszylinder erzeugte, der Bewegung des Kurbel- bzw.
Exzenterantriebes entgegengerichtete Relativbewegung
überlagert wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß man
- a) kurz vor dem Aufsetzen des Oberwerkzeuges auf das Blechteil zur Erzeugung einer der Stößelbewegung entgegengerichteten Bremskraft aus mindestens einem zwischen Stößel (4) und Pressengestell (Tisch, Pressen ständer, Werkzeugträger oder Kopfstück) angeordneten Bremszylinder (3) den Druckluftablaß bzw. den Druckölabfluß absperrt bzw. verzögert oder den Bremszylinder (3) mit einem Druckölspeicher (8) verbindet,
- b) den Druckölabfluß aus den in jedem Druckpunkt zwischen Pleuelstange und Stößel (4) vorgesehenen hydraulischen Druckpunktzylindern (1) - ggf. über Ventile - bewirkt, in dem das in den Druckpunktzylindern (1) befindliche Drucköl durch die weitere Abwärtsbewegung der Pleuelstangen bei abgebremsten Stößel (4) in einen Druckölspeicher (7) oder zumindest teilweise in den unteren Zylinderraum des Bremszylinders bzw. der Bremszylinder (3) verdrängt wird,
- c) nach Beendigung des Angleichvorganges den Bremszylinder bzw. die Bremszylinder (3) durch Umschalten der Ventile druckentlastet und
- d) während des Stößelrückhubes durch Druckbeaufschlagung der Kurzhubkolben (1a) oder durch das Aufbringen einer der Stößelbewegung entgegengerichteten Kraft mittels der Bremszylinder (3) den Kurzhubkolben (1a) wieder in die Ausgangslage bringt.
2. Verfahren zum lärm- und stoßarmen Angleichen des
Ober- und Unterwerkzeuges von mechanischen Pressen nach
Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß man
- a) den Angleichvorgang in einen Bremsvorgang - bei dem die Stößelgeschwindigkeit relativ zur Pleuelstangengeschwindig keit vermindert wird - und einen Beschleunigungsvorgang - bei dem die Stößelgeschwindigkeit der Pleuelstangen geschwindigkeit wieder angenähert wird - aufteilt, wobei man
- b) das Verhältnis von Bremsweg und Beschleunigungsweg so einstellt, daß der Bremsweg und der Beschleunigungsweg jeweils ca. der Hälfte des Hubweges des Kurzhubkolbens (1a) entspricht und der Bremsvorgang vor dem Aufsetzen des Oberwerkzeuges auf die Platine (19) beendet ist, und
- c) nach dem Aufsetzen des Werkzeuges auf die Platine (19) - zur Beschleunigung des Stößels (4) einschließlich des Blechhalters mit den wirkverbundenen Elementen des Zieh kissens auf Angleichgeschwindigkeit und den Druckaufbau im Ziehkissen - mittels schalt- oder steuerbarer Ventile den weiteren Ölablauf aus den Druckpunktzylindern (1) verzögert, wobei der Beschleunigungsvorgang abgeschlossen ist, wenn der Kurzhubkolben (1a) seinen Hubweg vollständig zurückgelegt hat.
3. Verfahren zur Ermittlung der optimalen Einstellpara
meter zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1
und 2,
gekennzeichnet durch die Abarbeitung der folgenden
Verfahrensschritte, wobei einzelne Schritte in der
Reihenfolge austauschbar sind:
- a) Vorgabe der Bremskraft, der aktuellen Ziehtiefe, des Verhältnisses von Bremsweg zu Beschleunigungsweg und der geforderten Auftreffgeschwindigkeit,
- b) Ermittlung der Bremszeit, bis die Auftreffgeschwin digkeit erreicht ist,
- c) Ermittlung des Bremsweges, der bis zum Erreichen der Auftreffgeschwindigkeit zurückgelegt wird,
- d) Vergleich der Parameter,
- e) Ermittlung des Startnockens für die Einleitung des Beschleunigungsvorganges,
- f) Ermittlung des Startnockens für die Einleitung des Bremsvorganges und
- g) Bestimmung des Abschaltzeitpunktes für den Brems- und den Beschleunigungsvorgang.
4. Stößelantrieb für mechanische Pressen mit einer Ein
richtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1,
insbesondere für Pressen zum Umformen von Blechteilen bei
hohen Hubzahlen, deren Stößel mittels Pleuelstangen mit dem
Kurbel- oder Exzenterantrieb verbunden sind, wobei zur
Realisierung einer der Hubbewegung der Pleuelstangen
entgegengerichteten Relativbewegung des Stößels in jedem
Druckpunkt zwischen den Pleuelstangen und dem Stößel ein
zusätzlicher mit Drucköl beaufschlagbarer Kolben in einem
Zylinderraum angeordnet ist, der seinerseits über ein
Schaltventil mit einem Druckölspeicher wirkverbunden ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß die in den Druckpunktzylinder (1) angeordneten Kolben
als einfachwirkende Kurzhubkolben (1a) ausgeführt sind und
daß als temporär wirkende Stößelbremse mindestens ein
hydraulisch oder pneumatisch wirkender Bremszylinder (3)
zwischen Stößel (4) und Pressengestell (Tisch,
Steitenständer, Werkzeugträger oder Kopfstück) angeordnet
ist, wobei zum Druckaufbau während des Angleichprozesses
mittels Ventilen der Druckluftablaß bzw. der Druckölabfluß
aus dem Bremszylinder (3) absperrbar bzw. drosselbar oder
der Bremszylinder (3) mit einem Druckölspeicher (8)
wirkverbunden ist.
5. Stößelantrieb für mechanische Pressen nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß als Bremszylinder (3) Hydraulikzylinder mit zweiseitig
beaufschlagbaren Kolben vorgesehen sind, die vorzugsweise
im bzw. am Stößel (4) befestigt und deren Kolbenstangen (2)
am Pressengestell gelagert sind, wobei die unteren
Zylinderräume der Bremszylinder (3) mit den Druckpunkt
zylindern (1) unmittelbar verbunden bzw. über ein
Stetigventil (10) verbindbar sowie zur Realisierung des
Ölumlaufes während der (normalen) Stößelbewegung über ein
Schaltventil (5) mit den oberen Zylinderräumen der Brems
zylinder (3) kurzgeschlossen sind und die oberen Zylinder
räume zum Aufbau einer der Stößelbewegung entgegen
gerichteten Bremskraft während der Angleichphase nach dem
Absperren des Schaltventiles (5) über ein entsperrbares
Rückschlagventil (11) mit einem Druckölspeicher (8) wirk
verbunden sind.
6. Stößelantieb für mechanische Pressen nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen den Druckpunktzylindern (1) und den unteren
Zylinderräumen der Bremszylinder (3) ein den Ölabfluß an
den Druckpunktzylindern (1) während des Beschleunigungs
prozesses verzögerndes Ventil (10 oder 30) und ein
Druckölspeicher (7) mit niedrigerem Öldruck sowie vor dem
Druckölspeicher (7) ein den Druckölabfluß aus dem
Druckölspeicher (8) in den Druckölspeicher (7) während des
Spreizens sperrendes Rückschlagventil (11) angeordnet ist.
7. Stößelantrieb für mechanische Pressen nach Anspruch 4,
deren Stößel- und Werkzeugmasse mittels einer hydraulisch
oder pneumatisch wirkenden Ausbalancierungseinrichtung
kompensiert wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Ausbalancierungszylinder (13) als Bremszylinder
mitgenutzt werden, wobei zum Zwecke einer gezielten
Druckerhöhung in den Ausbalancierungszylindern (13) während
des Angleichvorganges zwischen den Ausbalancierungs
zylindern (13) und den Ausgleichsbehälter (14) ein das
Ausströmen der Druckluft in dieser Phase sperrendes oder
das Ausfließen des Drucköles verzögerndes Ventil (15)
angeordnet ist.
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