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Hydraulische Presse mit mehreren stufenweise ineinander angeordneten
Kolben Bei hydraulischen Pressen aller Art ist es oft erforderlich oder erwünscht,
den Anstellb7ev. Verschubweg des beweglichen Preßhauptes mit kleiner Kraft vorzunehmen,
um Antriebsleistung zu sparen, nach Erreichung einer bestimmten Lage des Preßhauptes
jedoch durch dieses eine gegenüber der Anstell- bzw. Verschubkraft vielfach erhöhte
Kraft ausüben zu lassen, wobei es gleichgültig ist, ob dabei das Preßhaupt zur Hervorrufung
einer erhöhten Schließkraft auf die Formteile o. dgl. stillsteht oder sich zwecks
Einwirkung auf das Preßgut o. dgl. unter der Wirkung dieser erhöhten Kraft noch
weiter bewegt.
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Bei Spritz- oder Preßgießmaschinen z. B. wird der bewegliche Teil
der Gießform während seines Schließweges nur mit kleiner Kraft verschoben, die eben
ausreicht, um die auftretenden Reibungswiderstände zu überwinden, während nach Aufsitzen
der beiden Formenhälften es notwendig ist, diese mit einer sehr hohen Kraft zusammenzuhalten.
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Bei Kunstharzpressen tritt wiederum der Fall ein, daß der größte Teil
des Preßhubes ebenfalls mit kleiner Kraft zurückgelegt wird, während des letzten
Teils des zurückzulegenden Hubes ist jedoch. eine weitaus größere Kraftentfaltung
notwendig. Ähnliche Verhältnisse liegen bei verschiedenen anderen hydraulischen
Arbeitsmaschinen, wie z. B. bei Ziehpressen, Anstauchpressen, Paketierpressen u.
a., vor.
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Zur Lösung dieser Aufgaben benutzte man bisher verschiedene Spannungen
des Druckmittels, so daß bei einem bestimmten Kolbenquerschnitt der erste Teil der
Hube mit kleinem Druck, das Zuendepressen oder das Geschlossenhalten der Formteile
oder Festhalten der Werkzeuge mit- hohem Druck vorgenommen wurde. Bei Speicherantrieb
wurden zu diesem Zwecke mindestens zwei Speicher verschiedenen Druckes und dementsprechend
gewöhnlich auch zwei voneinander unabhängige Pumpen verwendet. Bei Antrieb ohne
Speicher wurden Zwei- oder Mehrdruckpumpen verwendet.
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Baulich einfacher ist die Eindruckanordnung. Bei den bekanntgewordenen
Anordnungen dieser Art wirkt der Speicherdruck zur Erzeugung der Anstellkraft auf
einen oder mehrere kleinere Kolben, während zum Zuendepressen oder Geschlossenhalten
der Fo:rmenteile oder Werkzeuge ein oder mehrere
weitere Kolben
verwendet wurden, die infolge ihrer großen Kolbenfläche die nötige Krafterhöhung
crgebeil. Diese Kolben müssen \vährend des ganzen Hubes mitbewegt, und die vnn ihnen
freigegebenen Rän=ne müssen mit drucklose=n Wasser angefüllt werden, damit der Speicherdruck
auf den bereits gefüllten Raum einwirken kann und kein überflüssiger Druckwasserverbrauch
eintritt. Zur Zuführung des Druckmittels aus dein Speicher müssen für die den beiden
Druckstufen zugeordneten Druckzylinder (Verschub- und Schließzylinder) besondere
Ventile vorgesehen werden, die entweder in der gewünschten Reihenfolge von der Bedienungsperson
betätigt oder auch teilweise selbsttätig entsprechend der Lage des Preßbauptes von
diesem selbst oder einem durch dieses beeinflußten Organe gesteuert werden.
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Die Erfindung bezieht sich auf hydraulische Pressen, bei welchen eine
Reihe in einem Druckzylinder gleichachsig geführter Kolben von stufenweise kleinerem
Durchmesser vorgesehen sind, und das Wesen der Erfindung bestellt darin, daß die
Kraft jedes größeren Kolbens auf den ihm vorgereiliteii kleineren Kolben erst dann
durch gleichzeitige Druckerhöhung der zwischen den in Frage kommenden Kolben eingeschlossenen
Druckflüssigkeit selbsttätig übertragen wird, weih die durch clie Driiclzfliissigkeit
leervorgerufene Vorschubgeschwindigkeit des dein größeren Kolben vorgereiliten nächst
kleineren Kolbens kleiner wird als die Vorschubgeschwindigkeit des größeren Kolbens.
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Zweck dieser Anordnung ist, durch Ausbildung der K=olben zu Druckzylindern
und Einschließung der Druckflüssigkeit zwischen den in Frage kommenden Kolben den
Hub der größeren Kolben und den dadurch bedingten großen Druckwasserverbrauch auf
das Mindestmaß zu beschränken.
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In den Abbildungen ist der Gegenstand der Erfindung beispielsweise
an zwei Ausführungsformen erläutert. Abb. i stellt einen Axialschnitt durch eine
Presse mit zwei Kolben samt dem zur Steuerung des Zu- und Abflusses der Druckflüssigkeit
zu und voll den beiden Kolben dienenden Ventilblock dar. Abb. 2 zeigt eine Presse
mit drei Kolben. Abb. 3 ist ein axialer Schnitt durch das den Zu- und Abfluß der
Druckflüssigkeit zu und voll einem der größeren Kolben steuernde Ventil.
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Bei der Ausführungsform gemäß der Abb. i ist das Preßhaupt i mit einem
Kolben 2 verbunden, der sich in der Bohrung eines größeren Kolbens 3 bewegt. Der
Kolben 3 ist in den Druckzylinder 4. der -Maschine eingesetzt, der z. h. durch Zugstangen
5 oder eine andere entsprechende Anordnung (Rahmen) mit einem Bügel 6 verbunden
ist. Zwischen dein Piel')haupt i und dem Bügel 6 befindet sich das Werkzeug, dessen
Teile, die in den Abbildungen mit ; und ä bezeichnet sind, zuerst "egelleiiiancler
verschoben und dann gegeneinander gepreßt werden. An Stelle des Werkzeuges kann
natürlich auch eine andere Allerdnung treten, z. B. Preßforinen, ein Werkstoff usw.,
auf die in der oben beschriebenen Weise vorn Preßhaupt Kraft ausgeübt wird.
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Das Druckmittel, welches auf den Kolben 2 wirken soll, wird diesem
durch ein Rohr g zugeführt, an das sich eine Rohrleitung 13 allschließt, die in
einen die Ventile V7 bis l'4 enthaltenden Steuerblock oberhalb des X'eiitils 1-..,
einmündet. Der Innenraum des Druckzylinders 4 ist durch eine Rohrleitung 14 an clen
Steuerblock unterhalb des Ventils l'4 angeschlossen. Oberhalb des Ventils t', ist
die Anschlußleitung il an den Druckspeicher oder die Druckpumpe angeschlossen. Unterhalb
des Ventils 173 wird das verbrauchte Druckwasser durch die Leitung Z,5 abgeleitet.
Die Räume oberhalb der Ventilei', und T'3 sind durch eine Bohrung i,; miteinander
verbunden." Die Räume unterhalb der Ventile L'1 und t -2 sind miteinander durch
eine Leitung 18 und durch eine von dieser abzweigende Leitung i, mit dem Raum oberhalb
des Ventils t"4 verbunden. Die Ventile Vl, t'2, l'3 sind normale Kegel- oder ähnliche
Ventile, während der Ventilkegel des Ventils L'4 (Abb. 3) noch mit einer Bohrung
b4 versehen ist, die beim Aufsitzen des Ventilkegels auf seinen Sitz durch die voll
unten gegen den Kegel L"4 ragende konische Spitze der Spindel .@'4 nahezu abgeschlossen
werden soll. Die Spindel S, ist gegenüber dem Ventilkegel V4 einstellbar.
Die Ventile t'1 und t'3 bewegen sich bei Betätigung ihres Bedienungshebels H gegensinnig,
die Ventile L'2 und h4 dagegeil sind selbsttätig arbeitende Rückschlagventile.
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Die Arbeitsweise der Vorrichtung ist folgende: lach Anheben des Kegels
des Ventils V, durch den Hebel H strömt die Druckflüssigkeit über die Bohrung 18
unter den Ventilkegel L"2, hebt diesen an und gelangt über das Rohr g auf den Kolben
2 zur Wirkung. Vor ciciii Üfnen des Ventils V, wird das Ventil l'3 geschlossen,
so daß kein Druckmittel in den Abfluß gelangen kann. Der Kolben 2 bewegt sich unter
der Wirkung der Druckflüssigkeit aus dem Kolben 3 heraus un;d verschiebt dabei Glas
Preßliaupt i (mit dein etwa daran befestigten Teil i des Werkzeuges) gegen den Bügel
6. Die Geschwindigkeit der Verschubbewegung ist hierbei von den dem Druckmittel
zur -\."erfügung gestellten Leitungsquerschnitten abhängig. Gleichzeitig gelangt
das Druckmittel über die von der Bohrung 18 abzweigende
Leitung
i7 über den Ventilkegel V4 und von hier, da durch die einstellbare Spindel S4 am
Ausgange der Bohrung b4 nur ein sehr kleiner Ringquerschnitt freigegeben wird, stark
gedrosselt in die Leitung i4 und aus dieser in den Druckzylinder q., wo es auf den
Kolben 3 einwirkt, um ihn entsprechend langsam aus dem Druckzylinder herauszubewegen.
Treffen dann mit fortschreitender Bewegung die beiden Hälften des Werkzeuges 7 und
8 aufeinander, so daß also die Bewegung des Preßhauptes i zur Ruhe kommt, so wird
weiterhin das Druckmittel nur über die Leitung 14 dem Kolben 3 zugeführt. Der Kolben
3 sucht sich also auf den Kolben 2 aufzuschieben und dabei das Druckmittel aus seinem
Innenraum über das Rohr 9 und die Leitiung is herauszudrücken. Das ist aber nicht
möglich, da sich dabei das Ventil Z'2 als Rückschlagventil sofort schließt. Das
im Innenraum des Kolbens 3 befindliche Druckmittel ist daher in diesem einbeschlossen
und dient dazu, die auf den Kolben 3 vom Druckmittel ausgeübte Kraft auf den Kolben
2 zu übertragen. Im Innenraum des Kolbens 3 tritt* dabei eine Erhöhung des
Druckes der dort eingeschlossenen Druckmittelmenge ein, die dem Verhältnis der Kolbenflächen
der Kolben 2 und 3 entspricht.
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Dabei findet zwar eine gewisse Verschiebung der Kolben 2 und 3 gegeneinander
statt, die jedoch derart geringfügig ist, daß sie als praktisch vernachlässigbar
angesehen werden kann. Die Größe dieser beiden Kolbenflächen ist also entsprechend
der Größe der gewünschten Verschlrb- und Schließkraft zu wählen.
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Liegen die Arbeitsverhältnisse der Presse so, daß nicht ein direktes
Auftreffen von Werkzeugteilen 7 und 8 aufeinander erfolgt, sondern daß, etwa durch
den Widerstand des zu verformenden W7erkstoffes, die Bewegung des Preßhauptes i
zuerst unter der Wirkung des Kolbens 2 zur Ruhe kommt, so treten ebenfalls die oben
beschriebenen Vorgänge ein. Der Kolben 3 überträgt -dann seine Kraft auf den Kolben
2, so daß nunmehr die Bewegung des Preßhauptes i unter der Wirkung der Kraft des
Kolbens 3 weiter vor sich geht. Die Geschwindigkeit dieses zweiten Abschnittes der
Bewegung ist durch den der Einstellung der Spindel S4 entsprechenden freien Durchgangsquerschnitt
im Ventil L'4 gegeben.
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Die Anordnung gestattet also, daß die Kraft eines größeren Kolbens
in dem Augenblick selbsttätig auf einen zweiten kleineren Kolben über eine zwischen
den beiden befindliche Wassermenge durch deren Druckerhö-hung übertragen
wird, sobald die absolute Geschwindigkeit des kleineren Kolbens unter die des größen
Kolbens sinkt. Die Rückbewegung des Preßhauptes i erfolgt in bekannter Weise, z.
B. durch Federn oder hydraulischen Rückzug mittels Druckzylindern oder unter der
Wirkung des Eigengewichtes. Zur Einleitung der Rückbewegung wird der Hebel H gehoben;
dabei wird zuerst das Ventil V1 geschlossen und gleich darauf das Ventil Y3 geöffnet.
Das Druckmittel, das auf den Kolben 2 eingewirkt hat, gelangt dabei über die Leitungen
13, 1ß und das Ventil I73 .in die Abflußleitung i5. Nach Aufsitzen des Kolbens :2
auf den Kolben 3 drückt dieser das den Druckzylinder q. anfüllende Druckmittel über
die Leitung 14 gegen den Ventilkegel V4, der sich dadurch anhebt, so daß das Druckmittel
über die Leitungen i,, i$ unter das Ventil V2 gelangt und dessen Kegel anhebt, um
über die Leitung i6 und das Ventil V2 in den Abfluß 15 gelangen zu können.
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Wenn drei Kolben verwendet werden, werden sie gemäß Abb. -2 vorteilhaft
teleskopartig angeordnet. Diese Ausführungsform ergibt sich ohne weiteres aus jener
nachAbb. i. Die Einrichtung des Ventilblocks geht gleichfalls aus der Abb.2 hervor.
Sie entspricht dein Wesen nach jener nach Abb. z ; es ist nur erforderlich, die
Anzahl der Ventile entsprechend der größeren Anzahl der Kolben zu vermehren.