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Elektrische Steuerschaltung für hydraulische Pressen mit selbsttätiger
Steuerung der Ventile durch eine elektromotorisch angetriebene Nockenwelle Die Erfindung
bezieht sich auf eine Steuerschaltung für hydraulische Pressen mit selbsttätiger
Steuerung der Ventile durch eine elektromotorisch angetriebe Nockenwelle. Die Steuernocken
einer derartigen Nockenwelle sind in der Regel auf einer gemeinsamen Welle nebeneinander
angebracht, und jedem Nocken ist ein besonderes. Steuerventil zugeordnet. Bei jedem
Preßvorgang macht die Nockenwelle eine vollständige Umdrehung. Soll dabei eine Arbeitsstufe
des Preßvorganges, beispielsweise das Pressen selbst, oder das Heizen oder Kühlen
der Preßform beliebig lange oder kurze Zeit andauern, so läßt sich das lediglich
durch Veränderung der Länge des betreffenden Steuernockens erreichen. Anderseits
kann die Länge des einzelnen Steuernockens immer nur einen Teil des Gesamtumfanges
betragen. Daraus ergibt sich der Nachteil, daß die Nockenwelle sehr langsam umlaufen
muß. Eine langsame Drehung der Nockenwelle jedoch hat dann auch ein sehr langsames
Öffnen und Schließen der Ventile und damit einen starken Verschleiß derselben zur
Folge, weil die hindurchfließenden Triebmittel, wie Wasser und Dampf, in den Zwischenstellungen
der Ventile stark gedrosselt werden und dabei die Steuerorgane angreifen.
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Diese Mängel sind gemäß vorliegender Erfindung dadurch vermieden,
daß der mit der Nockenwelle gekuppelte Steuermotor gleichzeitig eine Schaltwalze
antreibt, die den Einschaltstromkreis des Steuermotors am Ende des Preßhubes unterbricht
und gleichzeitig den. Stromkreis einer Schaltuhr schließt, durch die der Steuermotor
nach der eingestellten Preßzeit wieder in Betrieb genommen wird, um am Ende des
Rückhubes durch die Schaltwalze endgültig stillgesetzt zu werden.
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Falls erforderlich, kann die Schaltwalze während einer Umdrehung auch
mehrmals stillgesetzt werden, und zwar erfindungsgemäß in der Weise, daß der Steuermotor
schon während des Preßhubes zum Anheizen, Vorpressen usw. mit den gleichen Steuermittein
mehrfach stillgesetzt und wieder in Betrieb genommen, wird. So können die Zeiten
für Pressen, Heizen, Kühlen, Vorpressen usw. beliebig eingestellt werden. Dabei
fallen, da die Schaltungen durch die Schaltuhren sehr genau erfolgen, die Zeiten
*bei allen Preßvorgängen ganz gleichmäßig aus. Hierdurch wird erreicht, daß alle
Preßlinge die gleiche Bearbeitung erfahren und deshalb durchweg gleiche Güte besitzen.
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Zur Vermeidung von Unfällen des Bedienungspersonals ist es erforderlich,
eine Vorrichtung zu treffen, welche nach Einleitung des vollkommen selbsttätig wirkenden
Steuervorganges noch weitere Arbeiten an den Preßmatrizen verhindert. Dies kann
zweckmäßig in der Weise geschehen, daß in den Einschaltstromkreis des Steuermotors
ein Hilfskontakt gelegt ist, der nur in der Schließstellung einer Schutzvorrichtung
geschlossen ist. Der Einschaltstromkreis des Steuermotors kann also nur geschlossen
werden,
wenn die den Zugang zu den Matrizen versperrende Schutzvorrichtung ordnungsmäßig
eingeschaltet ist.
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Auf der Zeichnung ist die Erfindung in einem Ausführungsbeispiele
dargestellt, und zwar zeigen Fig. i ein Gesamtbild der Pressenanlage mit Schaltschema,
wobei die Presse in Vorderansicht und die teilweise geschnittene Steuereinrichtung
in schaubildlicher Ansicht gezeichnet sind, Fig. 2 die Verriegelung für die Schutzgittervorrichtung
für sich allein in Seitenansicht; teils im Schnitt.
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Die hydraulische Presse besteht, wie üblich, aus einem ortsfesten
Preßtisch i mit mehreren Säulen z, an denen ein Preßstempel 3 verschiebbar geführt
ist und deren obere Enden durch ein den Arbeitszylinder 4 tragendes Querhaupt verbunden
sind. Preßtisch i und Stempel 3 tragen in bekannter Weise auf einander zugekehrten
Flächen die Preßformen 6 für die zu verarbeitende Preßmasse. Die Bewegungen des
Preßstempels werden durch eine selbsttätige Steuereinrichtung ausgelöst, welche
erfindungsgemäß so ausgebildet ist, daß im gegebenen Augenblick der Rückhub des
Stempels selbsttätig eingeleitet wird, nachdem der Preßstempel während einer willkürlich
einstellbaren Zeit den Preßdrück so lange ausgeübt hat, wie die Art der Preßmasse
und die Dicke der Preßteile es erfordern. Dabei kann der Preßstempel auch in mehreren
regelbaren Zeitabschnitten unter Druck gesetzt werden, beispielsweise wenn ein Vorpressen
oder während des Pressens eine Beheizung bzw. Kühlung der Preßförmen stattfinden
soll.
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Diesem Zwecke dient die im folgenden beschriebene Einrichtung.
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Das Triebmittel, beispielsweise Druckwasser, wird über eine Ventilsteuerung
8 je nach Stellung der Ventilkegel 9, io entweder gegen die obere Stirnfläche oder
gegen eine untere, abgesetzte Schulterfläche des im Zylinder 4 verschiebbaren Kolbens
geleitet, dessen unten aus dem Zylinder 4 herausragende Kolbenstange ii mit dem
Preßstempel 3 verbunden ist. Bei Offenstellung des Ventils 9 strömt das Druckwasser
aus einem an die Druckwasserleitung angeschlossenen Kanal 12 in einem Kanal 13 über
ein zur Regelung der Preßkolbengeschwindigkeit dienendes Regulierventil 13' in eine
Leitung 14, welche die obere Fläche des Arbeitskolbens beaufschlagt. Der über eine
ständig mit dem Kanal 12 in Verbindung stehende Leitung 15 gegen die untere Schulterfläche
des Arbeitskolbens gerichtete Druck wird überwunden, und der Stempel führt seinen
Preßhub so lange aus, bis eine Umsteuerung der Ventile 9, io erfolgt. Nach der Umsteuerung
ist das Einlaßventil 9 zur Leitung 14 verschlossen und statt dessen das Ventil io
geöffnet, so daß die Leitung 14 mit dem Abwasserkanal 16 in Verbindung kommt. Der
Druck des Triebmittels gegen die untere Schulterfläche hebt den Arbeitskolben und
damit den Preßstempel langsam in seine Hochlage zurück, während das oberhalb des
Arbeitskolbens befindliche Wasser über die Leitung 14- in den Kanal 16 abfließen
kann. Beide Ventilkegel 9, io werden mittels Stoßstangen 9' bzw. io' von je einem
Hebel 17 bzw. 18 betätigt. Jeder der beispielsweise doppelarmig ausgebildeten Hebel
ist von einem Kraftspeicher derart beeinflußt, daß er bestrebt ist, die an seinem
freien Ende befestigte Stoßstange in unwirksamer Stellung und das Ventil verschlossen
zu halten. Am Gegenende der beiden um eine durchgehende Achse i9 schwenkbar gelagerten
Hebel 1.7, 18 ist je eine Auflaufrolle 2o bzw. 21 für die Nocken 22,23
vorgesehen.
Diese beiden Nocken sind auf einer gemeinsamen Steuerwelle 24 gegeneinander versetzt
angeordnet und bewirken in Abhängigkeit von der Drehung der Steuerwelfe durch Niederdrücken
der Hebel 17 bzw. 18 die oben geschilderte Umsteuerung, indem entweder Ventil 9
geöffnet und gleichzeitig Ventil io geschlossen oder umgekehrt Ventil 9 geschlossen
und Ventil io geöffnet wird.
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Die Steuerwelle 24 mit den beiden Nocken 22, 23 wird über ein Vorgelege
25 von einem Elektromotor 26 betrieben. Sie überträgt ihrerseits die Drehung mittels
eines Zahnrad- oder Kettengetriebes 27 auf eine in einem Gehäuse 28' untergebrachte
Schaltwalze 28. Die hydraulische Ventilsteuerung mit dem elektrischen Steuerantrieb,
dessen Wirkungsweise an Hand des in der Zeichnung dargestellten Schaltschemas weiter
unten ausführlich erläutert ist, kann zweckmäßig unmittelbar an der Presse, beispielsweise
an einer.Seite der Maschine, oder in dem Unterbau des Preßtisches untergebracht
oder aber auch in einiger Entfernung von der Preßvorrichtung gegebenenfalls in einem
Schrank oder, wie im dargestellten Beispiel, auf einem Nebentisch 29 aufgestellt
sein.
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Die Anwendung einer vollständig selbsttätig arbeitenden Steuerungseinrichtung
macht eine Vorrichtung erforderlich, welche- nach Ingangsetzen der Presse bzw. ihrer
automatischen Steuerung noch Arbeiten in der Presse, insbesondere an den Preßformen,
verhindert. Diese Schutzvorrichtung besteht aus zwei Schutzgittern 30, 31. Diese
beiden Gitter sind in zwei vor der Presse angebrachten senkrechten Schienen 32 so
geführt, daß sie schnell und mühelos auseinander- bzw. zusammengeschoben werden
können. Zu diesem Zwecke sind sie durch zwei über Rollen 33 geführte Seile 34 miteinander
verbunden. Auf diese `'eise wird bei Herunterschieben der unteren Schutzgitterhälfte
30 gleichzeitig die obere Gitterhälfte 3i
nach aufwärts bewegt.
Die untere Gitterhälfte 3b kann etwas schwerer sein als die obere, so daß der Gitterverschluß
sich -von selbst öffnet, sobald eine beide Hälften 30, 3= fest zusammenhaltende
Verriegelungsvorrichtung ausgelöst ist.
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Die in Fig. 2 der Zeichnung für sich allein dargestellte Verriegelungsvorrichtung
besteht aus einem am unteren Rande der Schutzgitterhälfte 3o angeordneten, von einer
Druckfeder 35 vorgeschobenen Fadenkopf 36 und einem damit zusammenwirkenden Riegelhebel
37 am ortsfesten Teil der Presse. Der schwenkbare Riegelhebel 37 ist zwischen
einem Anschlag 38 und einem zweiten schwenkbaren Hebel 39, welcher durch eine Feder
40 in etwa senkrechter Stellung gegen den Riegelhebel 37 gehalten wird, so
abgestützt, daß in der Schließlage beider Gitterhälften der Fallenkopf 36 durch
die Sperrnase 37' des Hebels 37 fest verriegelt wird. Erst wenn nach Beendigung
des Preßvorganges infolge eines von der elektrischen Schaltvorrichtung veranlaßten
Stromstoßes ein unterhalb des Hebels 39 befindlicher Magnet 41 unter Spannung gesetzt
und der Hebel 39 dadurch entgegen der Kraft der Feder 4o nach abwärts gezogen
wird, wird die Verriegelung des Fallenkopfes 36 durch den gegebenenfalls von einem
besonderen - Kraftspeicher zurückgezogenen Riegelhebe137 aufgehoben*, und das Schutzgitter
öffnet sich unter Wirkung des Eigengewichtes der Gitterhälfte 30 selbsttätig.
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An der unteren Kante der Schutzgitterhälfte 3o ist ferner ein Anschlag
42 vorgesehen, welcher in der ordnungsmäßigen Schließstellung des Gitters einen
Schalter 43 einlegt. Der Stromkreis wird durch diesenTürkontakt so weit vorbereitet,
daß durch Niederdrücken eines an der Presse angeordneten Schaltknopfes 44 der elektrische
Steuerantrieb in Tätigkeit gesetzt werden kann.
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Im folgenden werden nun die im Verlaufe eines Preßvorganges, worunter
der eigentliche Preßhub und der Rückhub verstanden sein soll, eintretenden Schaltvorgänge
geschildert. Dabei ist im Interesse einer besseren Übersichtlichkeit der einfachste
Fall angenommen, daß der Preßstempel während des Preßhubes nur einmal eine bestimmte
Zeit lang in Tätigkeit tritt, um während dieser Zeit durch Druck auf die Preßmasse
einzuwirken.
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Im -- gezeichneten Schaltschema sind zwei Stromkreise dargestellt,
welche beide vom Netz R, S, T gespeist werden. In dem mit U,- V;- W bezeichneten
ersten Stromkreis liegt der Steuermotor 26. Der an -die -Phasen S, T gelegte zweite
Stromkreis -speist zwei Einschaltmagnete-45, 46 für den Stromkreis U, V,
W.
In diesem zweiten Stromkreis liegt ferner eine Schaltuhr 47 und die -durch
den Steuermotor 26 angetriebene Schaltwalze 28. Nachdem. die Preßform 6 beschickt
ist, wird in der oben beschriebenen Weise durch Schließen der Schutzgitter 30, 31
der Stromkreis für die Einschaltmagnete vorbereitet, indem der Türkontakt 43 geschlossen
wird. Das Schließen des Stromkreises erfolgt durch einen Druck auf den Schaltknopf
44. Der von der Phase S abgenommene Strom geht über die Leitung 48, den Türkontakt
43 und den Schalter 44 in eine Leitung 49, welche den Hubmagneten 45 erregt. Der
Strom fließt weiter über einen Kontakt 5o, welcher in der Ausschaltstellung des
zweiten Magneten 46 geschlossen ist, in eine Leitung 51 und von dieser über die
leitend verbundenen Kontakte II und I der Schaltwalze 28 in eine zur Phase T zurückführende
Leitung 52.
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Durch den Hubmagneten 45 wird einerseits der Schalter 53 im Stromkreise
U, V, W des Motors 26 geschlossen, anderseits ein Kontakt 54 hergestellt
und gleichzeitig ein Kontakt 55 unterbrochen. Wenn jetzt infolge Loslassens des
Schaltknopfes 44 die Verbindung zur Leitung 49 aufgehoben wird, so nimmt der Strom
seinen Weg über eine vor dem Schaltkontakt 44 abzweigende Leitung 56, welche über
den geschlossenen Kontakt 54 führt und unmittelbar vor dem Magneten 45 wieder in
die Leitung 49 mündet.
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Durch den eingeschalteten Steuermotor 26 werden Nockenwelle 24 und
Schaltwalze 28 gemeixisam langsam weitergedreht. Dabei trifft der Nocken 22 auf
die Rolle 2o des Hebels 17, dieser wird angehoben, und das Einlaßventil 9 für den
Preßzylinder wird geöffnet. Nachdem die Nockenwelle 24 eine halbe Umdrehung gemacht
hat, ist die volle Offenstellung des Einlaßventils 9 zum Zylinder 4 erreicht. In
diesem Augenblick wird der über Hubmagneten 45 führende Stromkreis plötzlich ausgeschaltet,
weil inzwischen die Schaltwalze 28 so weit gedreht worden ist, daß der Kontakt II
außer Berührung mit der Kontaktstelle der Leitung 51 gekommen und somit die
Verbindung von der Leitung 51 zur Rückleitung 52. unterbrochen ist. Mit Stromloswerden
der Leitung 49 fällt der Hubmagnet 45 zurück, so daß der Kontakt 54 geöffnet, der
Kontakt 55 dagegen wieder geschlossen wird, und gleichzeitig wird infolge Öffnens
des Schalters 53 der Strom im Stromkreis U, V, W unterbrochen, - d.
h. der Steuermotor wird abgeschaltet, und Nockenwelle-24 sowie Schaltwalze 28 bleiben
in Ruhe, während der Preßstempel 3 arbeitet.
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Kurz vor Trennung der elektrischen Verbindung zwischen den beiden
Leitungen 51, 52 wurde aber von der Schaltwalze 28 ein zweiter Kontakt zwischen
den beiden Leitern I und IV der Schaltwalze 28 hergestellt und der Schaltuhr 47
über eine vor der Kontaktstelle 54 von der Leitung 56 abzweigenden Leitung 57 Strom
zugeleitet. - Die Schaltuhr tritt sofort in Tätigkeit
und schließt
nach Ablauf einer vorher eingestellten Zeit in ihrem Innern einen Kontakt 58. Nunmehr
erhält eine den zweiten Einschaltmagneten 46 beeinflussende Leitung 59 Strom, und
zwar wird dieser über den in der Tieflage des Hubmagneten 45 geschlossenen Kontakt
55 und eine Leitung 6o zu dem Kontaktstreifen III der Schaltwalze geführt, von wo
er infolge der augenblicklichen Stellung der Walze über den Gegenkontakt I in die
Rückleitung 52 gelangt.
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Der Hubmagnet 46 bewirkt sogleich ein Schließen des Schalters 63 im
Stromkreis U, V, TV des Steuermotors, so daß dieser zum zweiten Male anläuft.
Gleichzeitig ist durch den Hubmagneten 46 der Kontakt 50 unterbrochen und
ein Kontakt 62 in einer von der Leitung 56 abgezweigten und vor dem Magneten 46
an die Leitung 59 gelegten Leitung 63 kurzgeschlossen. Wenn die Schaltuhr 47 nun
in bekannter Weise selbsttätig in die Nullstellung zurückspringt und dabei den Kontakt
58 wieder öffnet, ist die Zuführung des Stromes zu den Magnetwicklungen 59 durch
die Leitung 63 sichergestellt. Mit der vom Motor 26 erneut in Umlauf gesetzten Steuerwelle
24 wird der Nocken 22 weitergedreht, wodurch der Hebel 37 infolge eines Kraftspeichers
in seine Ausgangslage zurückgeschwenkt und das Einlaßventil 9 für den Prellzylinder
geschlossen wird, während anderseits durch den Nocken 23 der Steuerwelle 24 das
Auslaßventil 3o des Prellzylinders geöffnet wird, so daß der Prellstempel infolge
des Druckes gegen die untere abgesetzte Schulterfläche des Arbeitskolbens in seine
Ausgangslage zurückkehrt.
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Zwischen der Phase S und der Leitung 6o ist eine Leitung 64 mit einer
Signallampe 65 oder einer anderen geeigneten Alarmvorrichtung an einer übersichtlichen
Stelle der Presse vorgesehen, welche dem Arbeiter jetzt zu erkennen gibt, daß der
eigentliche Prellhub beendet und die Presse demnächst für eine neue Beschickung
wieder bereit ist.
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Der Einschaltmagnet 46 wird nach einer weiteren halben Umdrehung der
Schaltwalze infolge Ablaufens des Kontaktstreifens III stromlos, der Magnetkern
fällt zurück und öffnet den Schalter 63. Dadurch wird der Motor 26 stillgesetzt,
gleichzeitig wird auch der Kontakt 62 geöffnet, der Kontakt 5o dagegen wieder geschlossen.
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Inzwischen ist eine volle Umdrehung der Schaltwalze ausgeführt, und
der Kontaktstreifen II ist wieder bis an die Kontaktstelle der Leitung 53 herangerückt.
Da jedoch die Leitungen der beiden Einschaltmagneten 45, 46 an wenigstens einer
Stelle unterbrochen sind, ist ein selbsttätiges Wiederanlaufen des Steuermotors
unmöglich, vielmehr bedarf es dazu erst wieder einer Betätigung des Schaltknopfes
44.
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Ungefähr zu der gleichen Zeit, da der Kontaktstreifen II der Schaltwalze
auf die Leitung 5o eingeschaltet ist, steht ein Kontakt V der Walze 28 mit einer
Leitung 66 in elektrischer Verbindung. Diese in der Signallampe 65 abzweigende Leitung
66 erregt den Magneten 43 der Verriegelungsvorrichtung für die Schutzgitterhälften
30, 33 und bewirkt, daß sowohl der Sperrhebel 39 als auch der Riegelhebel
37
aus ihren Stellungen geschwenkt und somit die Verriegelung des Fallenkopfes
36 freigegeben wird, worauf das Schutzgitter sich sofort selbsttätig öffnet. Kurz
vor Ablauf des Kontaktstreifens III kommt auch der Kontaktstreifen V außer Verbindung
mit der kontaktgebenden Stelle der Leitung 66, so daß die Hebel 37, 39 durch die
Feder 40 in ihre Schließlagen zurückgeschwenkt werden. Der Riegelhebel
37 steht nunmehr wieder in einer solchen Stellung, daß bei Hochziehen der
unteren Gitterhälfte 3o der Fallenkopf 36 durch die Sperrnase 37' festgehalten wird.
Ein Öffnen des Schutzgitters ist dann erst wieder nach Beendigung des Prellhubes
möglich. Der Prellvorgang wird nach Schließen der beiden Gitterhälften 30, 33 in
der oben beschriebenen Weise durch Niederdrücken des Schaltknopfes 44 eingeleitet.
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Natürlich ist die Erfindung nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel
beschränkt, vielmehr sind im Rahmen der Erfindung mancherlei Abänderungen sowie
andere Ausführungen möglich. Insbesondere könnte, wie bereits erwähnt, die Steuerung
auch so eingerichtet werden, daß die Schaltwalze nicht nur einmal, sondern mehrmals
während einer Umdrehung stillgesetzt wird. Dabei erhält die Schaltwalze für jede
zusätzliche Arbeitsstufe zwei weitere Kontaktstreifen und eine weitere Schaltuhr,
während auf der Steuerwelle entsprechend mehr NTocken vorgesehen werden. Durch einen
dieser zusätzlichen Kontakte wird der Steuermotor in, der geschilderten Weise stillgesetzt,
und durch den anderen Kontakt wird die zweite Schaltuhr angestellt, welche nach
Ablauf der eingestellten Zeit durch Schließen eines Kontaktes über einen der Einschaltmagneten
den Motor anläßt und somit die Nockenwelle weiterdreht.
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Weiterhin ist es unter entsprechender Abänderung des Schaltschemas
möglich, an Stelle der dargestellten zwei auch nur einen Einschaltmagneten zu verwenden,
welcher während einer Umdrehung der Schaltwalze das ein- oder mehrmalige Wiedereinschalten
des Steuermotors bewirkt.
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Statt die Signallampe in den Stromkreis der Steuereinrichtung zu legen,
kann man sie auch von der Bewegung des Prellstempels abhängig machen, derart, daß
sie beim Rückhub des Stempels aufleuchtet. Desgleichen könnte man den Stromkreis
zur Betätigung des Magneten der Schutzgitterverriegelungsvorrichtung in Abhängigkeit
von
der Rückhubbewegung des Preßstempels in Wirksamkeit treten lassen.
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Schließlich könnte statt Druckwasser auch ein anderes Triebmittel,
beispielsweise Dampf oder Preßluft, angewendet werden.