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Mehrzylinderpresse mit hydraulischer Gleichlaufvorrichtung Die Erfindung
betrifft eine Mehrzylinderpresse mit hydraulischer Parallelführung der Kolben, bei
der ein an sich bekanntes Gestänge mit einer kreuzweisen Verbindung von, Parallelführungszylindern
vorhanden ist.
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Bei hydraulischen Mehrzylinderpressen mit großer Zylinderentfernung,
z. B. Abkantpressen, Schiffbaupressen, Rahmenpressen, spielt die Par allelführung
der Preßkolben eine wesentliche Rolle. Bei bisher bekanntgewordenen Pressen wird
die hydraulische Parallelführung mittels Ausgleichszylindern herbeigeführt, deren
Räume durch gekreuzte Leitungen- miteinander verbunden sind. Hierbei wird: auf eine
zusätzliche Gleichlaufsteuerung der eigentlichen Arbeitszylinder verzichtet.
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Es sind auch Pressen bekannt, bei denen der Gleichlauf durch Ausgleichszylinder
mit gekreuzten Leitungen bewirkt und zusätzlich eine Steuerung der Arbeitszylinder
angewendet wird. Dabei erhält die Steuerung für die Hauptarbeitszylinder durch Messung
der Abweichungen der Parallelführung vom gewünschten Maß ihre Impulse.
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Es sind auch Pressen bekannt, bei denen auf die Parallelführung durch
Ausgleichsräume mit gekreuzten Leitungen verzichtet wird und ausschließlich die
Arbeitszylinder durch Steuern der Druckflüssigkeitszufuhr abhängig von Steuerimpulsen
aus
der Fehlermessung zum Parallellauf gezwungen werden. Hierbei wird entweder eine
einzelne Pumpe für sämtliche Zylinder verwendet oder für jeden Zylinder bzw. für
jedes verwendet bei Vielzylinderpressen :eine eigene Pumpe bevorzugt.
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Parallelführungen mit Ausgleichsräumen ohne Anwendung einer sonstigen
Steuerung haben den Nachteil, daß bei außermittiger Lage des Werkstückes und dadurch
verursachten Momenten, d. h. Kraftunterschieden, in den einzelnen Zylindern infolge
der Kompressibilität jeder Flüssigkeit kleine Parallelführungsfehler auft Uten.
Diese nehmen mit wachsender Länge des Pipßhubes und der Maschine Werte an, die nicht
mehr vertreten werden können. Sie haben jedoch vor den anderen Gleichlaufsteuerungen
den Vorteil, daß infolge der Einfachheit ihrer Anordnung sehr große Arbeitsgeschwindigkeiten
möglich, sind. Diese hohen Arbeitsgeschwindigkeiten sind bei anderen bisher bekannten
Steuerungen nicr erreichbar. Die Arbeitsgeschwindigkeiten der ü1 igen Pressen liegen
im allgemeinen verhältnismäßig niedrig und auch in der Leerlaufbewegung nurwenigüber
den zulässigen Ge--schwindigkeiten für den eigentlichen Preßvorgang.
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Die Steuerungen mit der direkten Beeinflussung des Arbeitskolbens
haben weiterhin den Nachteil, daß :durch die Drosselung auch im Leerlaufvorgang
hydraulische Leistung vernichtet .und die Presse dadurch unwirtschaftlich und die
Preßflüssigkeit starkerwärmt wird.
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Es ist ebenfalls bereits bekannt, mehrere synchron laufende Pumpen
oder hydraulische Druckübersetzer zu verwenden. Bei diesen Anlagen wird der Kompressions-
und Leckverlust, der bei ungleichmäßiger Belastung der Presse auftritt, nicht ausgeglichen.
Es werden also auch hier zusätzliche Steuerungen für die Hauptzylinder notwendig.
Der Vorzug gegenüber der Anwendung von Pressen mit einer Plumpe besteht darin, daß
nur die durch Kompressions- und Leckverlust verursachten, Fehler, also kleine Abweichungen,
auszugleichen sind.
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Nach der Erfindung wird nun vorgeschlagen, eine Mehrzylinderpresse
mit einer an sich bekannten hydraulischen Parallelführung der Kolben unter Verwendung
von Ausgleichszylindern mit gekreuzten Leitungen, jedoch abweichend gegenüber der
bisherigen Ausführung, unter Ausschaltung des durch einseitige Belastung hervorgerufenen
Kompressionsfehlers zu betreiben. Die Anlage nach der Erfindung hat den, Vorteil,
daß sie die Arbeite- und Leergangsgeschwindigkeiten der Pressen in keiner Weise
beeinflußt, weil sie nicht auf die Hauptsteuerung einwirkt. Eine Verminderung :der
Leistung des voreilenden Kolbens durch hydraulische Drosselung ist vermieden. Dabei
wird in bekannter Weise die überschüssige Kraft des voreilenden Kolbens dem verzögerten
Kolben zusätzlich zugeführt, so daß bei entsprechender Auslegung des Pressenrahmens
die- gesamte Preßkraft unter einem Zylinder abzunehmen ist.
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Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der in dien Ausgleichsräumen
durch einseitige Kraftübertragung :eintretende Kompressionsfehler durch 'ein hydraulisches
Schaltelement ausgeglichen wird., welches den Ausgleichsräumen, in denen die Kompression
eintritt, zusätzlich Drucköl zuführt. Der Ausgleich kann von der gleichen Pumpe
durchgeführt werden, die die Presse antreibt. Es kann aber auch eine besondere Steuerpumpe
oder ein hydraulischer Akkumulator verwendet werden.
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Der Steuerimpuls zum Ansprechen der hy&raulischen Ausgleichssteuerung
kann in bekannter Weise auf verschiedene Arterzielt werden. Es ist möglich, ein
Verstellgetriebe, bestehend aus Zahnstangen, Ritzeln und einem Differentialgetriebe
mit Spindel und- Mutter, anzuwenden. An Stelle des Verstel.lgetriebes kann auch
ein Parallelgestänge, ein Seilzug oder eine Waage zur Impulsgabe verwendet werden.
Das Verstellgetriebe od. dkl. wird vom Pressenholm, vornehmlich von jedem Ende des
Pressenholmes, beeinflußt.
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Es ist ferner bei Pressen mit Parallelführung durch Ausgleichsräume
bekannt, einte Schrägstellung des Pressenholmes durch Ändern des Zylinderinhalts
der Ausgleichsräume herbeizuführen. Nach Abschluß der Ausgleichsraumpaare wird die
gewählte Schrägstellung dann von der Presse gehalten. Auf diese Weise lassen sich
besonders Abkantpressen zur Herstellung von Abkantungen mit verlaufenden Profilen
verwenden.
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Nach der Erfindung kann ohne zusätzliche Einrichtungen diese beliebige
Schrägstellung des Prsssenholmes erreicht werden, indem ein Impulsgeber ausgeschaltet,
ausgerastet oder unwirksam gemacht wird. Die hydraulische Ausgleichssteuerung spricht
dann in der Weise an, daß der Zylinderinhalt der Ausgleichsräume so weit verändert
wird, bis eine :gewünschte Schrägstellung erreicht ist. Der ausgeschaltete Impulsgeber
kann dann wieder eingeschaltet werden, und bei starrer Verbindung der beiden Teile
des Ausgleichsgestänges wind die einmal vorgewählte Schrägstellung dann unter Ausgleich
des Kompressionsfehlers von der Presse gehalten.
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Die Parallelführung nach .-der Erfindung kann außer auf Pressen selbstverständlich
auch auf alle anderen- hydraulischen Systeme, in denen ähnliche Verhältnisse vorliegen,
angewendet werden, z. B. Parallelführung von zwei Schleusentoren, Fischbauchklappen
an Wehiren in Wasserhaltungsanlagen, Hebebühnen usw.
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Will man die die Arbeitszylinder antreibende Hauptpumpe bzw. das von
ihr beschickte Druckleitungsnetz zum Ausgleichen der Kompressionsfehler i:nd.enAusgleichszylinderräumenheranziehen,
so müssen diese gegenüber den Querschnitten der Arbeitszylinder so bemessen sein,
daß auch im ungünstigsten Falle der Flüssigkeitsdruck für die Hauptarbeitszylinder
stets größer ist als der Flüssigkeitsdruck in dem unter Kompression stehenden Ausgleichsraum.
Bei Anwendung einer Hilfspumpe kann der Druck im Hilfsnetz so hoch gewählt werden,
wie es die heute bekannten technischen Mittel zulassen. Es braucht dann die
Rücksicht
in .der Bemessung der Querschnitte nicht genommen zu werden.
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In der Zeichnung ist das Schema der Gleichl.aufsteuerung einer hydraulischen
Zweizylinderpresse dargestellt, bei der wegen der großen Zylinderentfernung .ein
Gleichlauf der Pressenkolben durch mechanische Hilfsmittel nicht zu erzielen ist.
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Zur Erläuterung der Erfindung soll an der Zweizylinderpresse die übliche
Arbeitsweise beschrieben werden: Die Kolben sind mehrstufig ausgeführt und so in
die Zylinder eingebaut, daß sich dabei in jedem Zylinder die folgenden .hydraulischen,
voneinander getrennten Räume ergeben: Die Zylind'erräum.e i und 2, die zur Erzeugung
des normalen Preßdruckes dienen; die beiden, oberen Ausgleichsräume 5 und 6 sowie
die beiden unteren Ausgleichsräume 7 und 8, die für die hydraulische Parallelführung
erforderlich sind, und die Zylinderräume 3 und 4, die als Rückzugsräume dienen.
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Für .die Presse ergibt sich, zunächst ohne Berücksichtigung der Parallelführung,
folgende Arbeitsweise: i. Stillstand Die Magnete der Vorstewerung 9, io und i i
sind stromlos. Die beiden Vorfüllventnle 12 und 13 an den Ölbehältern 14 und 15
sind geöffnet und stellen damit eine Verbindung zwischen den Behältern 14 und 15
und den Zylinderräumen i und 2 her. Der Hauptsteuerschieber 16 wird durch Federn
17 und 18 in seiner Mittellage gehalten. Die von der Arbeitspumpe i9 geförderte
Betriebsflüssigkeit fließt durch Leitung 2o zum Haugtsteuerschieber 16 und durch
Leitung 21, 22, Filter 23 und Leitung 24 in die Behälter 14 und z r: zurück.
Die beiden Rückzugsleitungen 25 und 26 werden durch den Hauptsteuerschieber r6 abgesperrt,
so daß die Presse durch die in den Rückzugsräumen 3 und 4 eingeschlossene Ölsäule
in ihrer oberen Endlage gehalten wird. 2. Vordruck Der schnelle Niedergang der Pressenkolben
30 anal 3 i wird durch die Betätigung eines Druckknopfes ,eingeleitet. Der Magnet
der Vorsteuerung io zieht an und leitet die von einer Hilfspumpe 27 geförderte Flüssigkeit
auf den linken Steuerkolben des Hauptsteuerschiebers 16 und verstellt diesen so,
daß die Rückzugsleitungen 25 und 26 mit der Abflußleitung 21 und die Pressendruckleitungen
28 und 29 mit der Pumpe i9 verbunden werden. Die Preßkolben 30 und 31 mit
dem Holm 32 fallen durch ihr Eigengewicht nach unten. Die von der Pumpe i9 geförderte
Flüssigkeit fließt über die noch geöffneten Vorfüllventile 12 und 13 in die oberen
Zylinderräume i und 2, die sich gleichzeitig mit druckloser Flüssigkeit aus dien
beiden Behältern 14 und 15 füllen.
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3. Preßgang Die Umschaltung- von Vordruck auf Pressen während des
Niedergangs wird beispielsweise durch die Schaltleiste 33, die den Endschalter 34
drückt, durchgeführt. Dabei wird zunächst, der Magnet der Vorsteuerung io für einen
Augenblick stromlos und bewirkt dadurch ein Zurückgehen des Hauptsteuerschiebers
16 durch die Feder 18 in die geschlossene Stellung und ein Zurückgehen der Geschwindigkeit
der Teile 30, 31, 32 annähernd auf den Wert Null. Der Pressenholm 32 wird also abgefangen
und setzt weich auf das Werkstück auf. Der Magnet der Vorsbeuerung io zieht infolge
des überlaufens des Schalters 34 dann sofort wieder an, während gleichzeitig die
Vorsteuerung 9 betätigt wird. Durch .die Vorsteuerung 9 werden die Vorfüllventile
12 und 13 geschlossen, so daß sich in den oberen Zylinderräumen i und, 2 der entsprechende
Preßdruck aufbauen kann., weil die von der Pumpe i9 in den Leitungen 2,8 und 29
ankommende Flüssigkeitsmenge nicht mehr nach den Behältern 14 und 15. entweichen
kann.. Am Ende des Preßhubes wird von der Schaltleiste 33 der Endschalter 35 angefahren,
der den Preßgang ausschaltet und durch Einschalten der Vorsteuerung i i und Umsteuern
des Schiebers 16 gegen Feder 17 nach links den Rückzug einleitet.
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4. Rückzug Die Magnete der Vorsteuerungen 9- und io werden stromlos,
der Magnet für die Vorsteuerung i i zieht an, der Hauptsbeuerschieber 16 wird, wie
oben bereits bemerkt, nach links verstellt, und die Rückzugsleitungen 25 und 26
werden mit der Pumpendruckleitung 2o verbunden. Gleichzeitig öffnen durch das Ausschalten
der Vorsteneruug 9 die beiden Vorfiillventile 12 Und Toi und die PrcsIseridruckleitungen
2$ und 2@g werden mit der Rücklaufreitung 21 verbunden. Die Kolben 31 un' mit
30
Holm 32 fahren in ihre Ausgangslage zurück, bis der Endschalter 36 angefahren
wird, der dien Magnet zur Vorsteuerung i i abschaltet und damit die Presse wieder
auf Stillstand stellt.
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Der Gleichlauf der Presse wird in bekannter Weise durch kreuzweise
Verbindung dier Ausgleichsräume 5 und 8 über Leitung 37, 6 und 7 über Leitung 3,8
erreicht. Bewegt sich beispielsweise Kolben 3o nach unten, so wird das aus dem Zylinderraum
7 verdrängte Öl in den Zylinderraum 6 gedrückt und zwingt damit den Kolben 31, ebenfalls
nach unten zu gehen. Gleichzeitig wird das aus dem Zylinderraum 8 verdrängte Öl
in den Zylinderraum 5 gedrückt. Sieht man von der Kompressibilität des Öles und
eventuellen Leckverlusten ab, so läßt sich allein durch diese Einrichtung ein einwandfreier
Gleichlauf der Pressenkolben erzielen.
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Praktisch ergeben sich jedoch bei ungleichmäßiger Belastung der Presse
und damit der Kolben 30 und 31 infolge der Kompression meßbare und bei Anlagen
mit großer Entfernung und großem Hub der Kolben 30 und 31 störende Fehler.
Wird durch einseitige Belastung (Werkstück 39) der Presse einer der beiden Kolben,
beispielsweise 31, abgefangen, während Kolben 3.o keinen Arbeitswiderstand findet,
so bewegt sich der Kolben 30
so lange nach unten, bis die Betriebsflüssigkeit
in den Räumen 7, 38, 6 so -weit komprimiert ist, daß sie der im Zylinderraum i entstehenden
Preßkraft .die Waage hält. Der gesamte in diesem Zylinder i entstehende Druck wird
jetzt über den; Ausgleichszylinderraum 6 des feststehenden Kolbens 31 auf diesen
übertragen, so daß -der Kolben 3 i, der durch dien Arbeitswiderstand an der Bewegung
gehindert wird, jetzt die doppelte Preßkraft bekommt.
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Im Ausführungsbeispiel der Erfindung ist zum Ausgleich des Fehlers,
der durch die Kompression. in den Ausgleichsräumen entsteht, ein besonderes Ausgleichsgetriebe
40 vorgesehen. Dieses Ausgleichsgetriebe 4o, d ias mit zwei Zahnstangen- 41 und
42 über- Wellen 43', 43" und 44 zusammenarbeitet, gibt bei einer geringen
Schrägstellung einen Steuerimpuls auf einen Ausgleichssteuersohieber 45. Dieser
verstellt sich dann so, daß er jeweils die Verbindungsleitung (im Beispiel 38) der
unter Kompression stehenden Räume (im Beispiel 7 tind 6) des verzögerten Kolbens
31 und des voreilenden Kolbens 30 mit :der Pumpendruckieitung 2o über die
Leitungen 46, 47 verbindet. Dadurch wird den entsprechenden Ausgleichsräumen 7 und
6 zusätzliches Drucköl zugeführt. Da gleichzeitig die Verbindungsleitung 37 zwischen
den Ausgleichsräumen 5 und' 8 über die Leitung 48, den Ausgleichssteuerschieber
_45 und die Leitung 49. mit der Leitung 24 und den Behältern 14 und 15 verbunden.
wird, tritt ein Ausgleich .des Kompressionsfehlers ein, und dler Gleichlauf der
Presse wird wiederhergestellt. Befindet sich die Presse genau im Gleichlauf, dann
hat die Steuerung 41, 42, 43, 4'4, 40 den Ausgleichsstenerschieber 45 wieder :geschlossen.
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Ein weiterer wesentlicher Vorteil @clieser hydraulischem Parallelführung
ist dlie Möglichkeit, durch Ausrasten einer Kupplung 5o dem Press:enquerhauPt 32
von vornherein eine gewisse Schrägstellung zu geben. Zu diesem Zweck wird die Kupplung
5o gelöst und dann die Welle 43" um einen gewissen Betrag verdreht, während die
Wellen 43' und 44 fest stehenbleiben. Bei diesem Verdrehen der Welle q:3" verschiebt
.sich über das Ausgleichsgetriebe 4o der Kolben des Steuerschiebers 4'5. Nach Wiedemeinrasten
der Kupplung 5o und Einschalten der Pumpen 19 und 27 nimmt dann Holm 32 eine Schräglage
ein, die beibehalten wind, und zwar mit derselben Genauigkeit, wie vorher die Parallelführung
der Kolben 30 und. V auf gleicher Höhe erfolgte. So lassen sich besonders
bei Abkantpressen mit der erfindungsgemäßen Einrichtung in einfacher Weise Schrägstellungen
herbeiführen. und. die Abkantung von verlaufenden Profilen durchführen.