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Ventilsteuerung für eine Mehrzahl hydraulischer Kolben, insbesondere
für hydraulische Mehrzylinderpressen Es gibt zahlreiche Arbeitsmaschinen mit einer
Mehrzahl hydraulischer Kolben, insbesondere hydraulische Mehrzylinderpi essen, bei
denen zur Anfertigung eines bestimmten Erzeugnisses zahlreiche Arbeitsgänge gehören,
die sich stets von neuem wiederholen. So gehören z. B. zur Herstellung keramischer
Formsteine. auf hydraulischen Pressen zahlreiche Kolbenbewegungen zur Bewegung der
verschiedenen Preßstempel und zu sonstigen Arbeitsgängen. Die Bewegungen der Preßkolben
werden durch Ventile gesteuert, so daß zu jedem Arbeitsgang der Presse eine Kombination
verschiedener Ventilstellungen gehört.
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Die immer wiederkehrenden Ventilkombinationen werden bei selbsttätigen
Pressen dieser Art bisher meist durch Wellen bewirkt, auf denen für jedes Ventil
eine ganz bestimmte Kurvenscheibe sitzt. Die Zeitdauer für. .die Bewegungen der
einzelnen Arbeitskolben wird hierbei bestimmt durch die Form der Kurvenscheiben
und durch die Drehgeschwindigkeit der Antriebswelle und ist für eine bestimmte Arbeitsweise
ein für allemal festgelegt. Soll die Zeitdauer einzelner Arbeitsvorgänge geändert
werden, so läßt sich dies nur durch schnelleren oder langsameren Gang der Antriebswelle
während dieser Arbeitsvorgänge erreichen. Der Umlauf der Welle müßte aber während
der einzelnen Arbeitsvorgänge ungleichmäßig sein. Es ist nicht zulässig, mit Rücksicht
auf einige bestünxnte Arbeitsvorgänge etwa die Welle mit gleichbleibender größerer
Geschwindigkeit laufen zu lassen, da hierdurch auch die anderen Arbeitsvorgänge,
und zwar in unzulässiger Weise, beeinflußt würden. Will man einen ungleichmäßigen
Umlauf der Welle vermeiden, so müssen alle Kurvenscheiben durch anders geformte
ersetzt werden, was sehr umständlich ist. Ein elberschlagen einzelner Arbeitsvorgänge
ist bei diesen Einrichtungen nicht möglich. Ein weiterer Nachteil ist der, daß man
bei Wiederholung eines oder mehrerer weiter zurückliegender Arbeitsvorgänge gezwungen
ist, über alle dazwischenliegenden Arbeitsgänge nacheinander in umgekehrter Reihenfolge
zurückzuschalten, was unter Umständen unmöglich ist oder doch zu Unträglichkeiten
führt.
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Ein noch größerer Nachteil der bekannten Steuerungen besteht ferner
in folgendem: Da alle Bewegungen nach Zeit gesteuert werden, die Zeit für den Ablauf
der Bewegungen aber von den innerhalb gewisser Grenzen bei jeder hydraulischen Anlage
veränderlichen Drücken abhängt, kann es leicht vorkommen, daß ein Bewegungsvorgang
noch nicht beendet ist, während der nächste Vorgang bereits vom Steuerapparat eingesteuert
wird. Die Folge davon kann der Bruch einzelner Maschinenteile sein.
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Es ist schon eine etwas andersartige Einrichtung vorgeschlagen worden,
die jedoch
die beschriebenen Nachteile größtenteils ebenfalls aufweist.
Diese Einrichtung ist so gestaltet, daß auf einer Welle eine den Ventilen entsprechende
Anzahl von Scheiben sitzt, die mit Nocken versehen sind. Die Nocken werden durch
schrittweise Drehung der Welle in ihre Arbeitsstellung gebracht und betätigen gleichzeitig
die Ventilstößel. Auch bei dieser bekannten Einrichtung ist daher eine Wiederholung
.eines Arbeitsganges oder ein Überschlagen einzelner Arbeitsvorgänge nicht möglich.
Es lassen sich auch nicht verschiedenartige Kombinationen der Nocken herstellen,
ohne den ganzen Nockenträger aus der betreffenden Maschine auszubauen. Wenn auch
die i\Tocken an den einzelnen Scheiben leicht lösbar und um ein geringes Maß verschiebbar
angeordnet sind, so ist damit doch nicht die ;Möglichkeit gegeben, beliebige Nockenkombinationen
herzustellen.
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Gegenstand -der Erfindung ist nun eine Ventilsteuerung für eine Mehrzahl
hydraulischer Kolben, insbesondere für hydraulische Mehrzvlinderpressen, mit auf
bewcglichen Nockenträgern angeordneten Nocken zur Beeinflussung der Ventile, bei
der die erwähnten Nachteile dadurch beseitigt werden, daß die durch die Bewegung
des Nockenträgers in ihre Arbeitsstellung gebrachten Nocken erst dadurch zum Eingriff
mit den Ventilstößeln gelangen, daß der Nockenträger, der in der Bewegungsrichtung
der Ventilstößel verschiebbar angeordnet ist, sich auf diese zu bewegt. Sind also,
wie gewöhnlich, die Ventilstößel senkrecht beweglich, so ist der Nockenträger zweckmäßig
unter den Ventilen vorgesehen. Die Einrichtung ist demnach nach der Erfindung so
getroffen, daß nicht, wie bei den bisher bekannten Einrichtungen, die Ventile schon
durch die Bewegung des Nockenträgers betätigt werden, durch die die Nocken in ihre
Arbeitsstellung gebracht werden, sondern daß der Nockenträger nach Herstellung der
Arbeitsstellung der Nocken erst noch eine Bewegung auf die Ventilstößel zu machen
muß, um die Ventile zu betätigen. Hierdurch ist die Möglichkeit gegeben, jede beliebige
Arbeitsstellung der Nocken herbeizuführen, ohne daß es erforderlich ist, jeweils
sämtliche zwischen zwei nicht nebeneinander befindlichen Stellungen liegenden Nocken
zum Eingriff zu bringen. Man kann also nach Belieben einen schon zurückliegenden
Arbeitsvorgang wiederholen oder Arbeitsvorgänge überschlagen. Ein weiterer Vorteil
der Einrichtung nach der Erfindung liegt ,darin, daß durch die Einwirkung der Nocken
auf die Ventilstößel mittels einer in Richtung der Ventilachse liegenden Bewegung
diese Einwirkung sehr schnell und plötzlich vor sich geht, so daß rasch ein großer
Ventilquerschnitt freigegeben wird. Wie die Erfahrung gezeigt hat; wird hierdurch
die Lebensdauer der Ventile erheblich verlängert. Insbesondre bei genügendem Abstand
der Nocken von den Ventilstößeln in ihrer tiefsten Stellung haben die Nocken schon
eine gewisse Geschwindigkeit zu dem Zeitpunkt, in dem sie mit den Stößeln in Berührung
kommen. Bei den bisher üblichen Einrichtungen ließ sich die Bewegung der Ventile
stets nur durch allmählicfies Anheben durch die Kurvenscheiben oder durch die schrägen
Nockengleitflächen bewirken. f Schließlich besteht noch ein erheblicher Vorteil
,der neuen Einrichtung darin, daß bei sehr großen Pressen und entsprechend großen
und schweren Ventilen die Abnutzung der Nocken und .der Ventilstößel und überhaupt
sämtlicher beweglichen Teile naturgemäß eine geringere ist, wenn die Nocken nicht,
wie bisher üblich,. schräg zur Bewegungsrichtung der Stößel, sondern parallel zu
deren Bewegung auf diese auftreffen.
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Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, daß sich die beispielsweise
stiftartig ausgebildeten Nocken im Nockenträger durch Auswechseln und Versetzen
ohne Entfernen des Nockenträgers von seinen Lagern leicht zu verschiedenen Kombinationen
zusammenfügen lassen. Auf diese Weise können je nach Erfordernis einzelne Nocken
entfernt oder hinzugefügt oder an andere Stellen des Nockenträgers gesetzt werden.
Hierdurch ist es möglich, jeden Nockenträger innerhalb der gleichen Maschine ohne
schwierige Mgntagearbeit einer neuen Fabrikation anzupassen, was insbesondere in
keramischen Betrieben mit ihren vielgestaltigen Erzeugnissen von größter Wichtigkeit
sein kann.
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Zweckmäßig dienen als Nockenträger eine oder mehrere Walzen, in denen
die Nocken entsprechend den zu beeinflussenden Ventilen angeordnet sind. Durch die
Drehbewegung dieser Walzen werden die- Arbeitsstellungen der Nocken herbeigeführt,
während entsprechend der Erfindung die Bewegung der Ventile durch Heben und Senken
der Nockenwalzen erfolgt. Die Anzahl der Walzen ist dabei bestimmt durch die Anzahl
der gleichzeitig zu steuernden Ventile bzw: durch deren Lage innerhalb des Ventilblocks.
Sind mehrere Walzen vorhanden, so können diese hinsichtlich ihrer Drehbewegung miteinander
gegekuppelt sein.
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Zur zweckmäßigen Weiterausbildung des Erfindungsgegenstandes können
die als Walzen ausgebildeten Nockenträger auch in Richtung der Walzenachse verschiebbar
sein, wodurch die Möglichkeit gegeben ist, neben den Arbeitsnocken auf den Walzen
noch Montagenocken vorzusehen; hierdurch ist man in der Lage, Ventilkombinationen
herbeizuführen,
mit denen die Arbeitszylinder durch besondere zusätzliche
Steuereinrichtungen einzeln oder auch beliebig kombiniert gesteuert werden können.
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Die Schaltung des Nockenträgers zur Herbeiführung der Arbeitsstellung,
also bei Anwendung von Walzen die Drehbewegung der Walzen, kann in einfachster Weise
von Hand erfolgen. Wenn sich jedoch die einzelnen Arbeitsvorgänge in stets gleichbleibender
Reihenfolge wiederholen, ist es zweckmäßig, die Schaltung des Nockenträgers zur
Herbeiführung der Arbeitsstellung wahlweise von Hand oder selbsttätig, z. B. durch
ein Schaltwerk, vorzunehmen. Das selbsttätige Weiterschalten kann so geschehen,
daß beim Entfernen des Nockenträgers von den Ventilstößeln durch den Nockenträger
ein Schaltwerk bekannter Art um ein Stück weitergedreht wird, sobald Nocken und
Ventilstößel außer Eingriff gelangt sind.
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Auch die Bewegung des Nockenträgers zu den Ventilstößeln hin und von
ihnen fort kann von Hand erfolgen, und zwar unmittelbar durch eine Hebelübertragung.
Wird jedoch die erforderliche Kraft zu groß, wie beispielsweise bei großen Ventilen
oder beim gleichzeitigen Öffnen zahlreicher Ventile, so erfolgt die Bewegung des
Nockenträgers zu den Ventilstößeln hin und von ihnen fort zweckmäßig durch ein mechanisches
Hilfsmittel. Als mechanisches Hilfsmittel kann ein mit einem Druckmittel, z.B. Wasser,
Luft oder Dampf, betriebener Hilfskolben dienen, der seinerseits von Hand oder auch
auf elektrischem Wege gesteuert werden kann. Auch die sonstigen Bewegungen des Nockenträgers
können durch elektrische Kontakte ausgelöst werden, z. B. das Weiterscharten der
Nokkenwalzen in die verschiedenen Arbeitsstellungen.
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Das Auslösen der elektrischen Kontakte erfolgt zweckmäßig durch die
Endlage der Jeweiligen Arbeitskolben der Presse. Hierdurch wird erreicht, daß die
Bewegung des Nockenträgers erst dann einsetzt, wenn der betreffende Arbeitsgang
tatsächlich beendet ist, was gegenüber den nach Zeit gesteuerten Maschinen _ einen
wesentlichen Vorteil darstellt. Es ist also bei einer Presse entsprechend der Erfindung
kein Arbeitsvorgang in seiner Dauer von einem anderen abhängig, so daß auf diese
Weise die Presse zu höchster Arbeitsleistung gebracht werden kann.
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In den Abbildungen sind Ausführungsformen der Erfindung beispielsweise
dargestellt, und zwar für den Fall eines walzenförmigen Nockenträgers.
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Die Abb. i und 2 zeigen die Steuerung in der einfachsten Form mit
einer einzigen Walze und mit Verdrehen und Anheben der Walze von Hand. In diesen
Abbildungen ist die Walze in der' Leerstellung, in der die Kolben drucklos sind,
dargestellt.
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Abb. i ist ein Längsschnitt gemäß der Linie a-b der Abb. 2, die einen
Querschnitt nach der Linie c-d der Abb. i darstellt.
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Die Abb. 3 und q. zeigen die gleiche Steuerung im Längsschnitt mit
angehobenerWalze, und zwar die Abb. 3 in Arbeitsstellung, die Abb. q. in Montagestellung.
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Die Abb. 5 und 6 schließlich zeigen eine Steuerung mit zwei Walzen
und automatischer Schaltvorrichtung der Walzen und Anheben derselben mittels eines
Druckwasserkolbens. Abb. 5 ist ein Querschnitt gemäß der Linie e-f der Abb. 6, die
einen Längsschnitt nach der Linie i-h der Abb. 5 wiedergibt.
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Die Steuerung nach den Abb. i bis q. besteht im wesentlichen aus dem
Ventilgehäuse i, der einzigen hier vorhandenen Nockenwalze 2 und der Walzenhebevorrichtung
3. Die Nokkenwalze z ist polygonartig ausgebildet und an ihrem Umfang in sechs gleiche
Teile unterteilt. In jeder solchen Teilung sind Nocken q. in verschiedenen Kombinationen
untergebracht. Die Anordnung der Nocken entspricht den zur Steuerung der Arbeitsgänge
erforderlichen Ventilkombinationen. Als Nocken dienen hier einfache Zapfen, so daß
es erforderlich ist, die Walzen zwecks Anhebens der Ventilstößel 5 zu heben bzw.
zur Freigabe der Stößel wieder zu senken. Neben den Arbeitsnocken .4 sitzen noch
Montagenocken 6, die dann mit den Ventilstößeln 5 zum Eingriff gebracht werden,
wenn zwecks besonderer Arbeiten an den nicht dargestellten Pressen deren Arbeitskolben
beliebig durch besondere, ebenfalls nicht dargestellte zusätzliche Steuereinrichtungen
gesteuert werden sollen. Die Wirksamkeit der Montagenocken wird durch seitliches
Verschieben der Nockenwalze in Richtung der Walzenachse bewirkt, und zwar dadurch,
daß der ganze, die Walze 2 tragende Schlitten 7 auf dem Traggestell 8 verschoben
wird. Das Heben und Senken der Walze einschließlich des Schlittens 7 und des Traggestelles
8 erfolgt durch eine Hebevorrichtung 3, die von Hand mittels des Hebels 9 betätigt
wird. Die Drehbewegung der Walze geschieht ebenfalls von Hand mittels des Handrades
io.
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In den Abb. 5 und 6 stellt i i das Ventilgehäuse dar, in dem in zwei
Reihen je sechs Ventile 12, 13 untergebracht sind. Den beiden Ventilreihen
entsprechen in diesem Falle zwei Nockenwalzen i4., 15, deren Umfang in zwölf gleiche
Teile geteilt ist. Auf den Walzen 1q. und 15 sitzen wiederum zapfenartige Nocken
16 in den den Arbeitsgängen entsprechenden Kombinationen, die mit den Ventilstößen
17, 18 in Eingriff gelangen können.
Neben den Arbeitsnocken
16 sitzen die Montagenocken ig. .
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Die Nockenwalzehebevorrichtung besteht aus einem festen Rahmen 2o
und dem in diesem gelagerten beweglichen und parallel geführten Teil er. Die Parallelführung,
die erforderlich ist, um die Nocken der Walze, die in der Hebevorrichtung gelagert
sind, gleichzeitig zum Eingriff zu bringen, wird durch eine Einrichtung 22 erzielt,
die etwa in der bei Waagen üblichen Form ausgebildet ist. Das Heben und Senken der
Walze geschieht durch einen Hilfskolben 23, der beispielsweise mit Druckwasser beaufschlagt
werden kann. Die Bedienung des Hilfskolbens erfolgt durch einen kleinen Ventilblock,
der von dem Handhebel 24 gesteuert wird. In der dargestellten Anordnung ist der
Hilfskolben 23 mit dem Ventil zusammen in dem kleinen Ventilblock 25 untergebracht.
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1)ie Längsbewegung der Walze inRichtung ihrer Achse kann von Hand
oder maschinell erfolgen. Die Weiterschaltung der Walzen erfolgt durch ein in seinen
Einzelheiten nicht dargestelltes Schaltwerk bekannter Art. Die Walzen 14 und 15
stehen mittels Zahnräder miteinander in Verbindung, so daß ihre Schaltbewegung stets
gleichzeitig erfolgt.