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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine mehrachsige, doppeltwirkende, ölhydraulische
Presse mit mindestens einer oberen, abwärts verfahrbaren Presseinheit
und mindestens einer unteren, aufwärts verfahrbaren Presseinheit
und ferner mit einer Aufwärtsstoß-Hubeinheit.
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Beschreibung
des Stands der Technik
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Eine
doppeltwirkende, ölhydraulische
Presse mit zwei Presseinheiten bestehend aus einem Außenstößel beziehungsweise
einem Innenstößel ist aus
JP 2001-105187 bekannt.
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Der
Außenstößel dieser
herkömmlichen
doppeltwirkenden, ölhydraulischen
Presse wird von einem Antriebszylinder des Außenstößels angetrieben, der mittels
einer ölhydraulischen
Schaltung, die in ihrer Mitte mit einem Entlastungsventil ausgestattet
ist, mit einer ölhydraulischen
Verstellpumpe verbunden ist. Der Außenstößel wird mit dem Drucköl von der ölhydraulischen
Verstellpumpe bewegt, dessen Durchsatz von einer Steuereinheit des
Außenstößels gesteuert
wird.
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Die
herkömmliche
doppeltwirkende, ölhydraulische
Presse kann dreiachsig oder fünfachsig
mit drei oder fünf
Presseinheiten betrieben werden, die jeweils von einem einzigen
Zylinder betrieben werden, und benötigt einen großen ölhydraulischen Tank.
Typischerweise wird für
eine 600 Tonnen-Presse ein Tank mit einem Fassungsvermögen von
2.000 Litern benötigt,
was den Nachteil mit sich bringt, dass die Presse insgesamt große Dimensionen
aufweist. Weitere Nachteile der herkömmlichen Presse sind ihre niedrige
Pressgeschwindigkeit und dadurch geringe Produktivität sowie
die geringe Genauigkeit, mit welcher der Stößel zum Stillstand gebracht
wird, und die bislang bestenfalls 0,1 mm beträgt.
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KURZE ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Unter
Berücksichtigung
der vorstehenden Erklärungen
liegt der vorliegenden Erfindung das Ziel zugrunde, eine verbesserte
doppeltwirkende, ölhydraulische
Presse bereitzustellen, bei der die Arbeitsabläufe einer Vielzahl von Zylindern
wie zum Beispiel ein Stößelzylinder
und ein Auswerferzylinder mit größerer Genauigkeit
gesteuert werden können,
während
die Gesamtmenge an Betriebsöl,
das in der ölhydraulischen
Presse verwendet werden muss, reduziert werden kann und somit das
Fassungsvermögen des
Tanks reduziert werden kann.
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Um
das vorstehend genannte Ziel zu erreichen, ist gemäß der vorliegenden
Erfindung eine doppeltwirkende, ölhydraulische
Presse vorgesehen, ausgestattet mit einem Hauptzylinder zum Betätigen eines
Stößels und
einem unteren Teil bildenden Zylinder zum Bewegen einer einen unteren
Teil bildenden Einheit, dadurch gekennzeichnet, dass sie Folgendes
umfasst: eine Energieeinheit mit einer von einem Invertermotor antreibbaren ölhydraulischen
Verstellpumpe; steuerbare, in hydraulischen Schaltungen vorgesehene
Servoventile, die das Aggregat mit dem Hauptzylinder beziehungsweise
mit dem den unteren Teil bildenden Zylinder verbinden; Servoregler
zum Steuern der entsprechenden steuerbaren Servoventile; in den
entsprechenden hydraulischen Schaltungen vorgesehene Sensoren zur
Ermittlung des Zylinderdrucks; Positionsermittlungssensoren zum
Abtasten von Positionen des Stößels beziehungsweise
der den unteren Teil bildenden Einheit; eine Steuereinheit zum Übertragen
von entsprechenden Steuersignalen an den Invertermotor in der Energieeinheit,
und Vorrichtungen, mit denen entsprechende Abtastsignale der Sensoren
zur Ermittlung des Zylinderdrucks und der Position an die Steuereinheit
rückgeführt werden.
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Ferner
sieht die vorliegende Erfindung eine doppeltwirkende, ölhydraulische
Presse vor, ausgestattet mit einem Hauptzylinder zum Betätigen eines Stößels, einem
Innen- und einem Außenzylinder,
die in dem Stößel vorgesehen
sind, und einem unteren Teil bildenden Zylinder zum Betätigen einer
unteren Teil bildenden Einheit, dadurch gekennzeichnet, dass sie
Folgendes umfasst: eine Energieeinheit mit einer von einem Invertermotor
antreibbaren ölhydraulischen
Verstellpumpe; steuerbare, in hydraulischen Schaltungen vorgesehene
Servoventile, die die Energieeinheit mit dem Hauptzylinder beziehungsweise mit
dem unteren Teil bildenden Zylinder verbinden; Servoregler zum Steuern
der entsprechenden steuerbaren Servoventile; steuerbare, in hydraulischen Schaltungen
vorgesehene Proportionalventile, die die Energieeinheit mit dem
Innenzylinder beziehungsweise mit dem Außenzylinder verbinden; Proportionalventilregler
zum Steuern der steuerbaren Proportionalventile; in den entsprechenden
hydraulischen Schaltungen vorgesehene Sensoren zur Ermittlung des
Zylinderdrucks; Positionsermittlungssensoren zum Abtasten von Positionen
des Stößels beziehungsweise
der den unteren Teil bildenden Einheit; eine Steuereinheit zum Übertragen
von entsprechenden Steuersignalen an den Invertermotor in dem Aggregat,
die Servoregler und die Proportionalventilregler; und Vorrichtungen,
mit denen entsprechende Abtastsignale der Sensoren zur Ermittlung
des Zylinderdrucks und der Position an die Steuereinheit rückgeführt werden.
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Kolbenbewegungen
in den Zylindern in der doppeltwirkenden, ölhydraulischen Presse werden sowohl
durch die gesteuerte Rotationsgeschwindigkeit der ölhydraulischen
Pumpe in der Energieeinheit als auch durch die gesteuerten Arbeitsabläufe der steuerbaren
Servoventile und Proportionalventile gesteuert, um ihre Positionen
und den unteren toten Punkt des Stößels zu ermitteln, und in einem
Entlastungszustand, um den Abfluss der Pumpe auf eine Menge zu reduzieren,
welche die Schmierung der Pumpe nicht beeinträchtigt.
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Dem
Hauptzylinder wird mit einem Durchsatz Öl zugeführt, der durch eine Rotationsgeschwindigkeit
der Pumpe bestimmt wird, die so gesteuert wird, dass der Druck ausübende Stößel mit
kontrollierter Geschwindigkeit abwärts bewegt wird. Und die Endpositionierung
des Stößels, mit
der er zum Stillstand kommt, wird gemeinsam mit einem Servoventil gesteuert,
das den Durchfluss des Drucköls
steuert, das von der Energieeinheit geliefert wird.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Diese
und andere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung
und sonstige Methoden ihrer praktischen Anwendung werden durch die folgende,
detaillierte Beschreibung unter Bezugnahme auf die hier beigefügten Zeichnungen,
die bestimmte erläuternde
Arten der praktischen Anwendung der vorliegenden Erfindung zeigen,
leichter erkennbar, und die Erfindung selbst wird verständlicher.
In den Zeichnungen ist:
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1 eine
Querschnittsansicht, die eine doppeltwirkende, ölhydraulische Presse gemäß der vorliegenden
Erfindung veranschaulicht;
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2 ein
Schaltplan, der die doppeltwirkende, ölhydraulische Presse der vorliegenden
Erfindung veranschaulicht;
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3 ein
Schaltplan, der ein spezielles Beispiel eines Hauptteils einer in 3 gezeigten ölhydraulischen
Steuereinheit veranschaulicht;
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4 eine
Querschnittsansicht, die einen gestuften Schaft veranschaulicht,
der von der Presse der vorliegenden Erfindung geformt werden soll;
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5 eine
Querschnittsansicht, die einen einem unteren Pressformensatz zugeführten Formwerkstoff
veranschaulicht;
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6 eine
Querschnittsansicht, die einen ersten Formgebungsschritt veranschaulicht;
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7 eine
Querschnittsansicht, die einen zweiten Formgebungsschritt veranschaulicht;
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8 eine
Querschnittsansicht, die einen dritten Formgebungsschritt veranschaulicht;
und
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9 eine
Querschnittsansicht, die einen vierten Formgebungsschritt veranschaulicht.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG
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Im
Folgenden wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungsfiguren eine Form
der praktischen Anwendung der vorliegenden Erfindung erklärt. 1 ist
eine Querschnittsansicht, die Abschnitte einer Formgebungspresse
in einer doppeltwirkenden, ölhydraulischen
Presse, auf die sich die vorliegende Erfindung bezieht, veranschaulicht.
In 1 sind eine Grundplatte 1, ein Stößel 2,
eine untere, fest mit der Oberfläche
der Grundplatte 1 verbundene Pressformeinheit 3, eine
obere, fest mit der Unterseite des Stößels 2 verbundene
Pressformeinheit 4, und eine Führungssäule 5 zum senkrechten
Aufwärts-
und Abwärtsführen der
oberen Pressformeinheit 4 relativ zu der unteren Pressformeinheit 3 dargestellt.
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Die
abgebildete untere Pressformeinheit 3 umfasst eine mittels
eines Befestigungselements 6 an der Grundplatte 1 befestigte
Pressformhalterung 7, eine untere Pressform 8,
die in der Pressformhalterung 7 aufwärts und abwärts verfahrbar gelagert ist, so
dass sie darin satt anliegt, einen Sockel 9, um die untere
Pressform 8 in einer vorgegebenen Höhe in der Pressformhalterung 7 zu
fixieren, einen Hubtisch 11, der auf einem Ständer 11a ruht,
so dass er der Unterseite der unteren Pressform 8 gegenüberliegt, eine
den unteren Teil bildende Einheit 12, die im Inneren des
Sockels 9 unterhalb der unteren Pressform 8 angeordnet
ist, und welche die Unterseite einer Pressformkavität der unteren
Pressform 8 verschließt,
und eine Klemmvorrichtung 13 zum Befestigen der unteren
Pressform 8 an der Pressformhalterung 7. Der Hubtisch 11 ist
hier so ausgeführt,
dass er mittels Hebestangen 10 angehoben werden kann. Die
Klemmvorrichtung 13 kann eine Vielzahl von Klemmelementen
umfassen, die jeweils an einer Vielzahl von Stellen am Umfang der
Pressformhalterung 7 angeordnet sind. Der abgebildete Sockel 9 besteht
aus einer Ringplatte 9a, einer Dornplatte 9b,
einer ebenen Platte 9c und einer Ringplatte 9d.
Um die untere Pressform 8 und die Pressformhalterung 7 aneinander
zu befestigen, kann die Klemmvorrichtung 13 manuell oder
mittels eines ölhydraulischen
Zylinders oder eines beliebigen anderen bekannten geeigneten Mittels
betätigt
werden.
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Eine
solche Hebestange 10 ist funktionsfähig mit einem in 2 abgebildeten
Hubzylinder 28 gekoppelt. Die untere Teil bildende Einheit 12 umfasst eine
untere Teil bildende Pressform 14, die durch einen unteren
Teil der Pressformkavität
der unteren Pressform 8 in einen dazu passenden Stößel eingesetzt
ist und von dem Sockel 9 getragen wird, und einen ein Hohlteil
bildenden Stift 17, der durch die untere Teil bildende
Pressform 14 hindurchführt,
wobei sich die untere Teil bildende Pressform 14 mittels
eines unteren Teil bildenden Zylinders 27 (in 2 dargestellt)
mit dem Zwischenstück
der Stangen 15 und einem unteren Stützblock 16 aufwärts und
abwärts bewegen
lässt,
und der das Hohlteil bildende Stift 17 von dem Sockel 9 gestützt wird.
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Die
untere Pressform 8 ist als mehrschichtiges Gefüge aus einer
Vielzahl von Pressformelementen hergestellt, so dass, wenn ein unteres
Element in ihrem Inneren, in dem die Pressformkavität ausgebildet
ist, dünn
geworden ist, dasselbige ausgetauscht werden kann.
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Die
obere Pressformeinheit 4 enthält einen Hauptstempel 18,
der in Form eines Schafts ausgebildet ist, einen Innenstempel 19,
der in Form eines Zylinders ausgebildet ist, so dass er den Hauptstempel 18 umschließt, und
einen Außenstempel 20,
der in Form eines Zylinders ausgebildet ist, so dass er den Innenstempel 19 umschließt. Diese
Stempel 18, 19 und 20 sind verschiebbar
ineinander eingepasst. Ferner ist der Hauptstempel 18 mittels
einer Platte 21 und eines Rahmenelements 22 mit
dem Stößel 2 verbunden,
der Innenstempel 19 ist mittels eines Zwischenelements 23 mit
einer Kolbenstange eines für den
Stößel 2 vorgesehenen
Innenzylinders 24 gekoppelt, und der Außenstempel 20 ist
mittels eines anderen Zwischenelements 25 mit entsprechenden Kolbenstangen
von Außenzylindern 26 und 26 für den Stößel 2 parallel
zu dem Innenzylinder 24 gekoppelt.
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2 zeigt
eine ölhydraulische
Schaltung für
Zylinder zum Antreiben verschiedener Betriebsteile in der doppeltwirkenden, ölhydraulischen
Presse, die wie vorstehend beschrieben aufgebaut ist. Diese Zylinder
enthalten den unteren Teil bildenden Zylinder 27 für die untere
Teil bildende Einheit 12 und den Hubzylinder 28 zum
Antreiben der Hebestange 10, wobei diese Zylinder in einem
Bett 29 vorgesehen sind, einen Hauptzylinder 30 zum
Aufwärts-
und Abwärtsbewegen
des Stößels 2,
den in einem mittleren Bereich des Stößels 2 vorgesehenen
Innenzylinder 24 und die beidseitig des Innenzylinders 24 vorgesehenen
Außenzylinder 26 und 26.
Dadurch, dass diese doppeltwirkende, ölhydraulische Presse diese
fünf Zylindertypen
enthält,
ist sie also eine fünfachsige, doppeltwirkende, ölhydraulische
Presse.
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Diesen
Zylindern wird von einer Energieeinheit 31, die so ausgeführt ist,
dass ihr Druckölabfluss mittels
eines Befehls von einem Schaltpult 32a in einer Steuereinheit 32 gesteuert
wird, Drucköl
zugeführt.
Der Hauptzylinder 30, der Innenzylinder 24, die Außenzylinder 26 und 26,
der untere Teil bildende Zylinder 27 und der Hubzylinder 28 sind
parallel zueinander mittels ölhydraulischer Schaltungsleitungen 33a, 33b, 33c, 33d beziehungsweise 33e mit
der Energieeinheit 31 verbunden.
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Der
Hauptzylinder, der Innenzylinder, der Außenzylinder, der untere Teil
bildende Zylinder und die ölhydraulischen
Schaltungsleitungen 33a, 33b, 33c, 33d und 33e des
Hubzylinders sind mit einem Steuerservoventil des Hauptzylinders 34,
einem Steuerproportionalventil des Innenzylinders 35, einem
Steuerproportionalventil des Außenzylinders 36,
einem Steuerservoventil des unteren Teil bildenden Zylinders 37 beziehungsweise
einem Steuerproportionalventil des Hubzylinders 38 versehen.
Diese Zylinder sind an ihren Bedienungsseiten mit Druckermittlungssensoren 39a, 39b, 39c, 39d beziehungsweise 39e ausgestattet,
so dass ihre ermittelten Werte jeweils als Feedbacksignal an eine
zentrale Datenverarbeitungsanlage 32b in der Steuereinheit 32 geliefert
werden.
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Ferner
sind ein Positionsmelder des Stößels 40a und
ein Positionsmelder des unteren Teil bildenden Zylinders 40b für den von
dem Hauptzylinder 30 betätigten Stößel 2 beziehungsweise
für den
unteren, diesem gegenüberliegenden
Stützblock 16 vorgesehen,
so dass ihre ermittelten Werte jeweils als Feedbacksignal an die
zentrale Datenverarbeitungsanlage 32b in der Steuereinheit 32 geliefert
werden.
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Darüber hinaus
sind ein Servoregler des Hauptzylinders 41a, der zum Steuern
des Betriebs des Steuerservoventils des Hauptzylinders 34 auf
ein Signal von der zentralen Datenverarbeitungsanlage 32b anspricht,
ein Proportionalventilregler des Innenzylinders 41b zum
Steuern des Steuerproportionalventils des Innenzylinders 35,
ein Proportionalventilregler des Außenzylinders 41c zum
Steuern des Steuerproportionalventils des Außenzylinders 36, ein Servoregler
des unteren Teil bildenden Zylinders 41d zum Steuern des
Steuerservoventils des unteren Teil bildenden Zylinders 37 und
ein Proportionalventilregler des Hubzylinders 41e zum Steuern
des Steuerproportionalventils des Hubzylinders 38 vorgesehen.
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In
dem vorstehend genannten Aufbau werden die Zylinder gleichzeitig
mit Drucköl
von der Energieeinheit 31 gespeist, dessen Fördermengen
von der Steuereinheit 32 gesteuert werden, die ihrerseits von
den Steuerservoventilen des Zylinders 34 und 37 sowie
den Steuerproportionalventilen des Zylinders 35, 26 und 38,
die jeweils für
die ölhydraulischen Schaltungsleitungen 33a bis 33e vorgesehen
sind, gesteuert werden, um die entsprechenden Zylinder zu betätigen. Und
die entsprechenden Arbeitsabläufe der
Zylinder werden gesteuert, indem die entsprechenden Ventile 34 bis 38 von
Reglern 41a bis 41e gesteuert werden, die durch
ein Steuereingangssignal von der Steuereinheit 32 betriebsfähig werden.
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Dann
werden von den Druckermittlungssensoren 39a bis 39d Drucksignale,
die jeweils Betriebsdrücke
P1 bis P4 in den Zylindern darstellen, und von den Positionsmeldern 401 und 40b Positionssignale, welche
die Positionen des Hauptzylinders 30 beziehungsweise des
unteren Teil bildenden Zylinders 27 darstellen, an die
Steuereinheit 31 rückgeführt, und diese
Feedbacksignale an die Steuereinheit 31 werden verwendet,
um ihre Ausgangssignale an die Regler 41a bis 41e zu
korrigieren. An der Schalttafel 32c wird konfiguriert und
festgelegt, wie Signale der vorstehend genannten Art von der Steuereinheit 32 ausgegeben
werden.
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3 zeigt
einen speziellen Aufbau von einer der verschiedenen vorstehend genannten ölhydraulischen
Schaltungen, z. B. jenen in Zusammenhang mit der ölhydraulischen
Schaltungsleitung 33a für
den Hauptzylinder 30. Die Energieeinheit 31 umfasst
hier einen Invertermotor 51, dessen Antriebstätigkeit
an der Steuereinheit 31 gesteuert wird, und eine ölhydraulische
Verstellpumpe 52, die sich von dem Invertermotor 51 antreiben
lässt.
Diese Energieeinheit 31 ist so ausgeführt, dass sie dem Hauptzylinder 30 durch
das Steuerservoventil des Hauptzylinders 34 Drucköl zuführt. Zwischen
dem Steuerservoventil des Hauptzylinders 34 und einer unteren Ölkammer 30b des
Hauptzylinders 30 sind ein Ausgleichsventil 53 zum Übertragen
eines Gegendrucks an den Hauptzylinder 30 während seines
Abwärtshubs
und ein Vorsteuerabsperrventil 54 vorgesehen. Zwischen
einer Steigseite des Vorsteuerabsperrventils 54 und einem
Tank 56 ist ein Entlastungsventil 54a vorgesehen.
Der Tank 56 ist mittels eines Vorfüllventils 55, das
aus einem Vorsteuerabsperrventil aufgebaut ist, mit einer oberen Ölkammer 30a des Hauptzylinders 30 verbunden.
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Des
Weiteren sind Vorsteuer-Druckverteilventile 57 und 58 zum
Anlegen eines Vorsteuerdrucks an das Vorsteuerabsperrventil 54 und
das Vorfüllventil 55 enthalten,
um diese als Reaktion auf ein Signal von der Steuereinheit 32 selektiv
zu öffnen.
Ferner ist ein Pumpensicherheitsventil 59 vorgesehen.
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In 3 werden
nach Bedarf von der Steuereinheit 32 Anweisungen an die
Vorsteuer-Druckverteilventile 57 und 58, das Vorfüllventil 55,
das Vorsteuer-Absperrventil 54,
das Ausgleichsventil 53, den Servoregler 41a,
das Servoventil 34, das Pumpensicherheitsventil 59,
die ölhydraulische
Pumpe 52 und den Invertermotor 51 gegeben, um
die Positionierung und das Steuern des Drucks und der Geschwindigkeit
für den
Hauptzylinder 30 auszuführen.
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In
einem Pressformverfahren bewirkt der Hauptzylinder 30 zunächst, dass
der Stößel 2 beginnt,
von seinem oberen toten Punkt (Position für Ablaufbeginn) herunterzufahren.
Dann wird das Vorsteuer-Absperrventil 54 geöffnet, um
das Ausgleichsventil 53 zu öffnen, um zu verhindern, dass
auf den Hauptzylinder 30 ein Gegendruck wirkt. Das Servoventil 34 wird
auf seine absteigende Seite geschaltet, und der Invertermotor 51 wird
mit maximaler Drehzahl gedreht, um zu bewirken, dass die ölhydraulische
Pumpe 52 mit maximalem Durchfluss Drucköl ablässt, während das mit der oberen Ölkammer 30a des
Hauptzylinders 30 verbundene Vorfüllventil 55 geöffnet wird,
um es in einen Zustand mit automatischer Zuführung zu bringen. Der Stößel 2 wird
dabei schnell gespeist, bis er seine Ausgangsposition für die Formgebung
erreicht.
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Dann,
wenn der Zustand erreicht ist, in dem eine formgebende Last mittels
des Stößels 2 auf
den Hauptzylinder 30 wirkt, nämlich wenn er sich in dem Ausgangszustand
für die
Formgebung befindet, wird das Vorsteuerabsperrventil 54 geschlossen,
um das Ausgleichsventil 53 zu schließen und dadurch zu bewirken,
dass ein Gegendruck auf den Hauptzylinder 30 wirkt. Das
Vorfüllventil 55 wird
geschlossen, um zu bewirken, dass der Stößel 2 durch den Hauptzylinder 30 mit
abnehmender Geschwindigkeit der Formgebung unter Druck herunterfährt, während sich
die erforderliche Zuführgeschwindigkeit
des Drucköls
verringert. Dann wird das Betriebsöl aus der unteren Ölkammer
in dem Hauptzylinder 30 durch das Entlastungsventil 54a abgeleitet.
Da der Strom des Betriebsöls daraufhin
kleiner wird, bleibt ferner die Fördermenge von Drucköl von der ölhydraulischen
Verstellpumpe 52 klein.
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Mit
dem Fortschreiten der Formgebung, wenn der Stößel seinen zuvor festgelegten
unteren toten Punkt (Endpunkt der Formgebung) erreicht hat, wird
dies von dem Positionsmelder 40 ermittelt, wobei die Fördermenge
der Pumpe 52 durch die Steuerung von der Steuereinheit 32 der
Anzahl der Umdrehungen des Invertermotors 51 und des Servoventils 34 gesteuert
wird, so dass der Stößel 2 exakt
(mit einer Ungenauigkeit von 0,05 mm oder weniger) an dem zuvor
festgelegten unteren toten Punkt zum Stillstand kommt.
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Dann
wird von dem Drucksensor 39a der Pressdruck im Hinblick
auf die Axialbewegung des Hauptzylinders kontrolliert und von dem
Servoventil 34 gesteuert, um ihn auf seiner zuvor festgelegten Höhe zu halten.
Nach dem Abschluss der Formgebung wird das Servoventil 34 auf
seine Steigseite umgeschaltet, und die Anzahl der Umdrehungen der ölhydraulischen
Pumpe 52 steigt auf einen zuvor festgelegten Wert, um den
Hauptzylinder 30 zu veranlassen, eine schnelle Aufwärtsbewegung
auszulösen.
Danach kann das Öl
in der oberen Ölkammer 30a in
dem Hauptzylinder 30 durch das Öffnen des Vorfüllventils 55 direkt
in den Tank 56 abgeleitet werden.
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Ferner
wird in einem Entlastungszustand das Sicherheitsventil der Pumpe 59 in
seinen Entlastungszustand gebracht, und die Anzahl der Umdrehungen
der Pumpe sinkt auf einen Minimalwert, um den Durchfluss des Betriebsöls zu reduzieren
und dadurch den Anstieg der Öltemperatur
zu begrenzen, so dass die Energie, die zum Antrieb des Motors benötigt wird,
reduziert werden kann.
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Auf
diese Weise hat die ölhydraulische
Verstellpumpe 52 ihren Entlastungsdruck in zwei Stufen, zwischen
denen entsprechend der schnellen Abstiegs- und Aufstiegsgeschwindigkeit
und der Formgebungsgeschwindigkeit des Stößels 2 hin- und hergeschaltet
werden kann.
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Ferner
kann die Fördermenge
der Verstellpumpe 52 während
der Formgebung entsprechend des dann einem bestimmten Zylinder zugeführten Ölstroms
reduziert werden, da der Strom des Betriebsöls, das jedem Zylinder zugeführt wird,
von dem entsprechenden Servoventil oder Proportionalventil gesteuert
werden kann. Darüber
hinaus wird dann das Betriebsöl
daran gehindert, in großer
Menge durch das Entlastungsventil abzufließen. Außerdem kann das Fassungsvermögen des
Tanks reduziert werden, da die Gesamtmenge an erforderlichem Betriebsöl entsprechend
reduziert werden kann. Ferner ist es möglich, den Energieverlust zu
reduzieren, da die Hitzeerzeugung des Betriebsöls gering gehalten werden kann.
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Im
Folgenden wird eine Ausführungsform der
Erfindung angeführt,
die bei der Herstellung eines gestuften Schafts A, wie er in 4 dargestellt
ist, unter Verwendung einer mit fünf Achsen betriebenen, doppeltwirkenden, ölhydraulischen
Presse des vorstehend genannten Aufbaus zur Anwendung kommt.
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Der
gestufte Schaft A umfasst einen ersten, einen zweiten, einen dritten
und einen vierten Stufenbereich a, b, c und d, die sich in Längsrichtung
im Durchmesser nach und nach verkleinern. In dem Schaft A ist der
erste Stufenbereich a, der an der Seite seines Fußendes im
Durchmesser der größte ist, mit
einem Getriebe 45 und einer ersten Keilwelle 46 ausgestattet,
während
der vierte Stufenbereich d, der sich an der Seite seiner Spitze
befindet, mit einer zweiten Keilwelle 47 ausgestattet ist,
und der Schaft A ist außerdem über Stufenbereichen
mit kleinerem Durchmesser mit einem Hohlraum e, der an dieser Seite
der Spitze offen ist, ausgebildet.
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5.
zeigt einen Zustand, in dem der unteren Pressform 8 in
der unteren Pressformeinheit 3 ein Formwerkstoff 48 zugeführt wird.
Die untere Pressform 8 wird hier mit einer Formgebungs-Pressformkavität gebildet,
die so ausgebildet ist, dass sie den vorstehend genannten gestuften
Schaft A bildet, und ihre Innenfläche ist mit zu dem Getriebe 45 und
der ersten beziehungsweise der zweiten Keilwelle 46 und 47 in
dem gestuften Schaft A gehörenden
Formgebungspressformbereichen 45a, 46a und 47a ausgestattet.
Der Formwerkstoff 48 wurde hingegen so ausgeführt, dass
er der vorstehend genannten Formgebungs-Pressformkavität zugeführt werden kann, und er wurde
in einer Blindformgebungsphase mit Umrissen vorgeformt, die im Allgemeinen
jenen des gestuften Schafts A entsprechen. Der vorgeformte Formwerkstoff 48 wird
dann so geformt, dass er Stufenbereiche a', b',
c' und d' hat, die den Stufenbereichen
a, b, c und d entsprechen, und ferner einen Hohlraum e', der dem Hohlraum
e in dem gestuften Schaft A entspricht. Und es hat sich gezeigt,
dass ein Teil des ersten Stufenbereiches a' des Werkstoffs 48 mit einer
bestimmten Höhe
von der Formgebungs-Pressformkavität wegragt. Ferner hat es sich gezeigt,
dass ein einen Hohlraum bildender Stift 17 bis zu einer
zuvor festgelegten Tiefe in den Hohlraum e' eingeführt wird.
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6 zeigt
einen ersten Formgebungsschritt, in dem mit deaktivierten Innen-
und Außenzylindern 24 und 26 und
nur mit aktiviertem Hauptzylinder 30 die obere Pressformeinheit 4 abwärts bewegt wird,
um auf die Stirnfläche
des ersten Stufenbereiches des formbaren Werkstoffes 48 zu
drücken,
wobei die Stempel 18, 19 und 20 als ein
Körper
auf ihn wirken.
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Der
formbare Werkstoff 48 wird dadurch in diesem Schritt in
die Formgebungs-Pressformkavität gedrückt, wobei
die ersten und vierten Stufenbereiche a' und d' extrudiert werden, um in die ersten
und zweiten, die Keilwelle bildenden Pressformbereiche 46a beziehungsweise 47a zu
gelangen, um die ersten und zweiten Keilwellen 46 beziehungsweise 47 in diesen
Stufenbereichen zu bilden. Der erste Formgebungsschritt ist damit
abgeschlossen.
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In
diesem Fall werden die Innen- und Außenstempel 19 und 20 in
ihrer Ausgangsposition relativ zu dem Hauptstempel 18 ausgerichtet,
so dass im Hinblick auf ihre Position ein geeignetes Verhältnis zwischen
ihnen hergestellt wird, das die vorstehend genannten Formgebungsanforderungen
erfüllt.
Die Ausgangspositionen der Innen- und Außenstempel 19 und 20 entsprechen
den am weitesten vorwärts bewegten
Enden der Innen- und Außenzylinder 24 beziehungsweise 26.
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Der
Abschluss des ersten Formgebungsschrittes wird von dem Stößel-Positionsmelder 40 ermittelt,
der auf den Hub des Stößels 2 anspricht.
Hier sei angemerkt, dass der den unteren Teil bildende Zylinder 27 an
seiner unteren Grenzposition liegt. Ferner sei angemerkt, dass die
Innen- und Außenstempel 18 und 19 bei
Berühren
der Oberfläche
der unteren Pressform 8 ihre Innenräume dicht verschließen.
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Es
sei nun auf 7 verwiesen, in der ein zweiter
Formgebungsschritt dargestellt ist. Hier wird nur der Hauptstempel 18 aus
dem Zustand, den der erste Formgebungsschritt abgeschlossen hat,
abwärts
bewegt, um nur auf den ersten Stufenbereich a' in Achsrichtung zu drücken. Dies
bewirkt, dass der erste Stufenbereich a' rechtwinklig zu seiner Achse, in seinem
Durchmesser radial nach außen
expandiert, so dass ein äußerer inkrementaler
Teil davon in den Getriebepressformabschnitt 45a gelangt,
wo der Stufenbereich a' grob
mit einem Getriebe 45 gebildet wird.
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In
dieser Phase wird der Hauptstempel 18 in der oberen Pressformeinheit 4 gemeinsam
mit dem von dem betätigten
Hauptzylinder 30 abwärts
bewegten Stößel 4 nach
unten bewegt. Während
die Innen- und Außenstempel 19 und 20 ebenfalls
zusammen mit dem Stößel 2 abwärts bewegt
werden, werden sie hingegen durch die Betätigung der Innen- und Außenzylinder 24 beziehungsweise 26 mit
der gleichen Geschwindigkeit und über die gleiche Entfernung,
mit welcher der Hauptstempel 18 von dem Hauptzylinder 30 abwärts bewegt
wird, aufwärts
bewegt, so dass beide Stempel 19 und 20 in der
Position in Stillstand gehalten werden, die sie am Ende des ersten
Formgebungsschrittes erreicht haben. Folglich halten die Stempel 19 und 20 weiterhin
das obere Ende des Formwerkstoffes 48 mit ihren unteren
Stirnflächen.
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Auch
in dieser Phase kann die den unteren Teil bildende Pressform 14,
die von dem Sockel 9 getragen wird, bei Bedarf aufwärts bewegt
werden, um das Formen des Spitzen-Endteils des gestuften Schafts
A durch Betätigung
des unteren Teil bildenden Zylinders 27, um den unteren
Stützblock 16 aufwärts zu bewegen,
zu unterstützen.
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8 zeigt
einen dritten Formgebungsschritt. Hier wird der Hauptstempel 18 zur
Feinformung des Getriebes 45 aus seiner Position des zweiten
Formgebungsschrittes weiter abwärts
bewegt. Auch hier wird der Außenstempel 20 mit
der gleichen Geschwindigkeit und über die gleiche Entfernung,
mit welcher der Hauptstempel 18 abwärts bewegt wird, aufwärts bewegt,
so dass er im Wesentlichen im Stillstand bleibt. Der Innenstempel 19 wird
durch Verringern des Drucks in dem Innenzylinder 24 in
einem Gegendruck-geregelten Zustand gehalten. Der Innenstempel 19 hält also
weiterhin einen Teil des oberen Endes des Formwerkstoffes 48.
Eine Kraft, die eine bestimmte Grenze übersteigt, kann, wenn sie auf
diesen Teil angewendet wird, den Innenstempel 19 veranlassen,
sich aufwärts
zu bewegen und gleichzeitig den Formwerkstoff 48 zwingen,
teilweise aufwärts
zu fließen
und dabei einen erhöhten
Sonderbereich zu bilden.
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9 zeigt
einen vierten Formgebungsschritt. Hier verbleibt der Innenstempel 19 als
Abstreifer in der Position des dritten Schritts, und die Haupt- und Außenstempel 18 und 20 werden
aufwärts
bewegt.
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Dieser
vierte Schritt schließt
das Formgebungsverfahren ab. Die obere Pressformeinheit 4 wird
aufwärts
bewegt, und anschließend
wird der untere Stützblock 16 angehoben,
um das Formteil auszuwerten. Hier wird das Getriebe 45,
wenn es ein gerades Getriebe ist, im Ist-Zustand ausgeworfen, aber wenn
das Formteil ein schraubenförmiges
Getriebe ist, wird es ausgeworfen, während es entlang seiner Getriebeverzahnung
gedreht wird.
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In
einer doppeltwirkenden, ölhydraulischen Presse
gemäß der vorliegenden
Erfindung werden die Arbeitsabläufe
der Zylinder durch das Steuern in Kombination mit der Rotationsgeschwindigkeit
der ölhydraulischen
Pumpe und der Servo- und Proportionalventile gesteuert, so dass
ihre Positionierung und die Steuerung ihres unteren toten Punktes
genau erfolgen und in einem Entlastungszustand der Fördermenge
der Pumpe auf eine Menge reduziert wird, die deren Schmierung nicht
beeinträchtigt.
Ferner kann, da der Strom von Betriebsöl, der jedem Zylinder zugeführt wird,
durch sein zugehöriges
Servo- oder Proportionalventil gesteuert wird, der Abfluss von der Verstellpumpe 52 gemäß der Ölmenge,
die einem zu betätigenden
Zylinder zugeführt
wird, reduziert werden, wodurch es möglich wird, die erforderliche
Zufuhr an Betriebsöl
z. B. auf 700 Liter zu reduzieren, was wiederum das Fassungsvermögen des
Tanks reduzieren kann. Das heißt,
dank der Tatsache, dass die fünf
Arten von Zylindern in einem bestimmten Zeitraum meistens nicht
gleichzeitig angetrieben werden, nämlich der Hauptzylinder allein
angetrieben wird, bis eine Startposition für die Formgebung erreicht ist,
der Hauptzylinder in der Anfangsphase der Formgebung allein angetrieben
wird, nur die Haupt-, Innen- und Außenzylinder in der mittleren
Phase der Formgebung angetrieben werden, und nur der den unteren
Teil bildende Zylinder in der Endphase der Formgebung allein angetrieben
wird.
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Ferner,
da die Menge an Betriebsöl,
die zu verwenden ist, wie vorstehend angegeben reduziert werden
kann, muss keine große
Menge an Betriebsöl durch
das Entlastungsventil abgeleitet werden, und es ist möglich, das
Aufheizen des Betriebsöls
zu steuern und dadurch den Energieverlust zu reduzieren.
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Dem
Hauptzylinder 30 wird mit einem Durchfluss Öl zugeführt, der
durch eine Rotationsgeschwindigkeit der Pumpe bestimmt wird, die
von dem Invertermotor gesteuert wird, so dass der Druck ausübende Stößel 2 mit
kontrollierter Geschwindigkeit abwärts bewegt wird. Und die Endpositionierung
des Stößels 2,
mit der er zum Stillstand kommt, wird gemeinsam mit dem Servoventil 34 gesteuert,
das den Durchfluss an Drucköl,
das von dem Aggregat 31 zugeführt wird, steuert. Dann kann
die Pressgeschwindigkeit des Stößels 2 3
bis 25 mm/sec betragen, bei welcher der Stößel 2 mit einer Anhaltegenauigkeit von ±0,05 mm
oder weniger zum Stillstand gebracht werden kann, was viel besser
ist als die übliche
Ungenauigkeit von 0,1 mm.
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In
der vorstehend genannten fünfachsigen, doppeltwirkenden, ölhydraulischen
Presse können die
drei oberen Zylinder und die zwei unteren Zylinder jeweils in Bezug
auf Geschwindigkeit, Zeit, Position und Druck individuell gesteuert
werden. Ferner ist ein Pressformsystem vorgesehen, das mit der fünfachsigen,
doppeltwirkenden, ölhydraulischen Presse
integriert ist, von dem ein Pressformaufbauteil der Steuerung der
vorstehend genannten Zylinder unterstellt werden kann, um seine
Position, seinen Gegendruck oder sein Schließen in einem zuvor festgelegten
Modus zu steuern und ein Formgebungsverfahren in einem optimalen
Faserverlaufmodus auszuführen.
Darüber
hinaus führt
die Fähigkeit des
Steuerns innerhalb von Formgebungsgrenzen zu einer erheblichen Reduzierung
des Formgebungszeitraums von jedem der aufeinanderfolgenden Formgebungsschritte.
Ferner ist das System, wenn es in der Lage ist, eine Modellierung
auszuführen
und die Formgebungsbedingungen mittels eines PCs anzuzeigen und
zu speichern, äußerst zweckmäßig.