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Antrieb von Pressen Bei hydraulischen Pressen mit dem bisher üblichen
Antrieb durch Akkumulatoren müssen die Pumpen stets unabhängig von dem jeweiligen
Arbeitsbedarf der Presse unter Höchstdruck fördern. Es ist also hierbei laufend
eine gleich große Arbeitskraft aufzuwenden, einerlei, ob hohe oder niedrige Preßdrucke
in Betracht kommen. Hierdurch arbeiten diese reinhydraulischen Pressen fast ebenso
unwirtschaftlich wie dampf- oder lufthydraulische Pressen, bei denen nach jedem
Preßhub die Treibmittel, Dampf oder Luft, nicht voll ausgenutzt unter Druck ins
Freie entweichen.
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Durch vorliegende Erfindung wird nun ein unmittelbarer Antrieb von
Pressen durch Pumpen geschaffen, der dem Akkumulatorenantrieb in der Handhabung
gleichwertig, aber in wirtschaftlicher Hinsicht weit überlegen ist, weil er alle
Arbeitsverluste ausschaltet.
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Dieser Erfolg wird nach dem Erfindungsgedanken dadurch erzielt, daß
Teile einer motorisch angetriebenen Pumpenanlage, die zum Antrieb der Presse dient,
in Abhängigkeit von der Drucksteigerung nacheinander in an sich bekannter Weise
selbsttätig ausgeschaltet werden, daß jedoch die selbsttätige Aus- und Einschaltung
des letzten Teiles der Pumpenanlage zum Zwecke des schnellen und sicheren Aus- und
Einschaltens durch eine mittelbar wirkende, von einem Puffer beeinflußte Steuerung
erfolgt.
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Der Unterschied zwischen der unmittelbaren Steuertang, durch welche
die ersten Teile der Pumpenanlage aus- und eingeschaltet «erden, und der mittelbaren
Steuerung, durch welche der letzte Teil der Pumpenanlage aus- und eingeschaltet
wird und aus dem sich das schnellere Arbeiten der mittelbaren Steuerung ergibt,
ist folgender: Bei der unmittelbaren Steuerung stehen die Kölbchen, welche die Saugventile
offen halten, dauernd unter dem Flüssigkeitsdruck der Druckleitung und bewegen sich
jeweils in der einen Richtung, bei der die Ventile offen gehalten werden, wenn der
Flüssigkeitsdruck multipliziert mit der Kolbenfläche den den Kolben zurückdrückenden
Gegendruck übertrifft, und in der anderen Richtung, wenn der Flüssigkeitsdruck so
viel nachläßt, daß der Gegendruck das Kölbchen unter gleichzeitiger überwindung
der Manschettenreibung zurückdrücken kann. Bei der mittelbaren Steuerung ist dagegen
das Steuerkölbchen dann, wenn das letzte Pumpenteil arbeiten soll, vollständig vom
Flüssigkeitsdruck entlastet und steht nur einseitig unter dem Einfluß des Gegendruckes,
welcher das Kölbchen zurückschiebt, so daß das Saugventil arbeiten kann. Erst in
dem Augenblick, in welchem der letzte Teil der Pumpenanlage ausgerückt werden soll,
wird dem Kölbchen durch ein besonderes Steuerorgan Druckflüssigkeit zugeleitet.
Wenn das Ventil wieder arbeiten soll, wird das Kö-lbchen durch das besondere Steuerorgan
wieder vollständig vom. Flüssigkeitsdruck entlastet und dabei gleichzeitig die die
Bewegung hemmende Anpressung der Manschetten an die
Zylinderwandung
beseitigt, Dies hat zur Folge, daß bei der mittelbaren Steuerung das Kölbchen ohne
Rücksicht .auf das Verhältnis zwischen Flüssigkeitsdruck und Gegendruck so groß
gewählt werden kann, daß im Gegensatz zur direkten Steuerung große Kräfte verfügbar
gemacht werden können, die ein sofortiges schnelles Vor- und Zurückschieben des
Kölbchens und damit ein augenblickliches Aus- und Einrücken des Teiles der Pumpenanlage
sichern.
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Um die Preßgeschwindigkeit den jeweilgen Arbeitsbedürfnissen anpassen
zu können, ohne daß bei der Pressensteuerung wie beim Akkumulator gedrosselt werden
muß, ist weiter eine Einrichtung vorgesehen, mit der einzelne Teile der Pumpenanlage
unabhängig vom Flüssigkeitsdruck willkürlich ausgeschaltet werden können.
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Auf der Zeichnung ist i der Preßkolben einer Schmiedepresse, der sich
in dem Preßzylinder 2 bewegt. 3 ist der Rückzugkolben, der sich in dem Rückzugzylinder
4 bewegt. 5 ist das Füllventil, welches sich selbsttätig öffnet, wenn sich der Preßkolhen
senkt, so daß die Flüssigkeit aus dem Vorfüllbehälter 6 in den Preßzylinder fließen
und diesen füllen kann.
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7 ist ein kleiner Kolben, welcher das Ventil 5 anhebt, wenn dem Rückzugzylinder
4 Druck zugeleitet wird. Beim Zurückgehen der Presse kann dann die verbrauchte Druckflüssigkeit
aus dem Preßzylinder 2 unmittelbar in den Vorfüllbehälter 6 zurückfließen.
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Die Steuerung der Presse erfolgt durch die Ventile 8, 9, i o und i
i mittels des Hebels 12. 8 ist das Druckventil für den Hubzylinder, 9 das Abflußventil
des Rückzugzylinders. i i ist das Druckventil für den Preßzylinder und i o das Abflußventil
für den Preßzylinder. Der sich in dem -mit Druckluft angefüllten Zylinder 14 bewegende
Kolben 13. bildet mit dem kleinen Kolben 36, der sich in dem mit der Druckleitung
in Verbindung stehenden Zylinder 15 bewegt, einen kleinen Druckhalter, der einen
Schieber 16 steuert. In der in der Zeichnung dargestellten Lage stellt der Schieber
16 Verbindung zwischen der Leitung 17 und der Saugleitung 18 her. Hat sich dann
der Kolben des Druckhalters gehoben und den Schieber 16 nach unten gedrückt, so
fließt aus der Druckleitung i9 Druckflüssigkeit in die Leitung 17. 2o sind die Druckventile
einer motorisch angetriebenen, in der Zeichnung nicht dargestellten Druckpumpe;
21 und 22 sind die Saugventile der Druckpumpe. '23 sind Kolben, welche durch Federn
von verschiedenen Stärken 32, 33, 34 und 35 nach unten gezogen, von der aus der
Leitung i9 kommenden Druckflüssigkeit jedoch nach oben hochgedrückt werden, wenn
der Flüssigkeitsdruck den Federndruck überwindet. Der vom Flüssigkeitsdruck hochgehobene
Kolben 23 hebt nun seinerseits das -entsprechende Saugventil an und hält es offen.
Die von dem zugehörigen Pumpenkolben angesaugte Flüssigkeit kann dann beim Druckhub
des Kolbens in die Saugleitung zurückfließen, so daß dieser Zylinder nicht fördert.
Die beiden letzten Kolben 24, welche ebenfalls durch Federn heruntergezogen werden,
stehen nicht unmittelbar mit der Druckleitung 19 in Verbindung, sondern erst durch
Vermittlung des Schiebers 16. Diese Kolben heben sich also erst dann und schalten
erst dann die letzten beiden Zylinder aus, wenn sich der Druckhalter so weit gefüllt
hat, daß Druckflüssigkeit aufgespeichert ist, um Sickerverluste zu ersetzen und
so die Druckleitung unter Spannung zu halten, ohne daß die Pumpen fördern.
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Um die Förderung von weiterer Druckflüssigkeit in der Druckleitung
zu verhindern, wenn der Druckhalter genügend Vorrat angesammelt hat, kann man auch,
wie in der Zeichnung dargestellt, vor einem in der Druckleitung angeordneten Rückschiagventil
25 ein Ventil 26 durch einen Kolben 27 anheben lassen, so daß die letzten Zylinder
zwar fördern, aber die Fördermenge aus der Druckleitung sofort in die Saugleitung
zurückfließen kann. In diesem Falle können die Kolben 24 zum Anheben der Ventile
22 wegfallen.
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Unter den Ventilen 2i und 22 ist eine Nockenwelle 28 angeordnet, die
mit dem Handhebel 29 gedreht wird. Die Nocken sind auf der Welle so versetzt, daß
die Ventile nacheinander angehoben werden. Man ist also in der Lage, unabhängig
vom Druck in der Druckleitung eine beliebige Anzahl. von Zylindern auszuschalten
und dadurch sowohl die Preßgeschwindigkeit als auch die Rückzuggeschwindigkeit ohne
Drosselung, also ohne Arbeitsverlust, zu regeln.
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Der Arbeitsvorgang ist nun folgender: Wenn das Druckventil i i für
den Preßzylinder und das Abflußventil 9 für den Hubzylinder geöffnet sind und das
obere Werkzeug 3o das Arbeitsstück erreicht hat, nimmt allmählich der Preßwiderstand
zu. Wenn nun die Feder 32 so stark vorgespannt ist, daß sie bei etwa 8o Atm. hydraulischem
Druck unter dem Kolben 23 nachgibt, während die Feder 33 bei etwa ioo Atm., die
Feder 34 bei etwa 12o Atm. und die Feder 3 5 bei etwa 16o Atm. nachgibt, so wird
jeweils eine Pumpe bei dem entsprechendem Druck kurzgeschaltet und die Fördermenge
der Pumpe verkleinert, da sie in die Säugleitung der Pumpe zurückfärdert. Der Druck
kann sich
also steigern, ohne daß der Antriebsmotor größeren Belastungsschwankungen
ausgesetzt wird.
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Wenn nun der Kolben 13 vom Luftdruck so belastet ist, daß ihn der
Kolben 15 dann zurückdrückt, wenn der Flüssigkeitsdruck etwa 2.1o Atm. erreicht,
so werden auch die beiden letzten Pumpenzylinder ausgeschaltet oder kurzgeschlossen,
wenn der Pufferkolben 13 die Steuerung umschaltet.
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Die Pumpen hören dann auf zu fördern, die Druckleitung wird aber trotzdem
unter Spannung gehalten, weil die letzten Zylinder sofort wieder eingeschaltet werden,
wenn der Pufferkolben sinkt und die Steuerung 16 wieder zurückschaltet. In der gleichen
Weise setzen die Zylinder auch dann aus, wenn beide Druckventile 8 und i i ,geschlossen
werden.
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Will man das Schmiedestück nur langsam zusammenpressen oder auch die
Presse langsam zurückziehen, so kann man die Fördermenge der Pumpe dadurch von Hand
regeln, daß man durch den Hebel 29 eine beliebige Anzahl von Zylindern ausschaltet.
Hierbei kann man die Einrichtung so treffen, daß die für das selbsttätige Aussetzen
bei hohem Druck eingerichteten Ventile zuerst von Hand ausgeschaltet werden, so
daß der Höchstdruck der Presse dadurch beschränkt wird.
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Anstatt die Kolben 23 und 2¢ durch Federn zu belasten, kann man sie
auch durch Gewichte oder pneumatisch oder hydraulisch belasten; ebenso kann man
das willkürliche Ausschalten der Zylinder unabhängig vom Druck .anstatt durch Nocken
auf jede andere Weise, besonders auch hydraulisch oder pneumatisch, vornehmen. Bei
Pressen, deren Antrieb durch eine größere Anzahl von Pumpen erfolgt, kann man die
Einrichtung so treffen, daß sowohl bei der selbsttätigen Ausschaltung als auch bei
der willkürlichen Regelung der Fördermenge gleichzeitig mehrere Zylinder oder ganze
Pumpen ausgerückt oder kurzgeschlossen werden. Als Antriebspumpen können alle Arten
von Hochdruckpumpen verwendet werden.
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Die Druckbelastung des Puffers kann selbstverständlich nicht nur mit
Druckluft, sondern auch durch Gewicht oder in sonst geeigneter Weise erfolgen.