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Steuerung für Arbeitsmaschinen Die Erfindung betrifft eine Steuerung
für Arbeitsmaschinen mit hin- und hergehendem Werkzeugträger und einer Schalteinrichtung
für Kupplung und Bremse, insbesondere für Pressen, Stanzen, Scheren.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachgreifsicherheit
und die Sicherheit gegen einen unbeabsichtigten Arbeitsgang des Werzeugträgers zu
erhöhen. Der Antrieb des hin- und hergehenden Werkzeugträgers erfolgt bei diesen
Arbeitsmaschinen über eine Kurbel- oder Exzenterwelle und ein Rädergetriebe, welches
mittels Kupplung und Bremse mit einem dauernd umlaufenden Schwungrad gekuppelt oder
entkuppelt und abgebremst werden kann. Die Schaltung der Kupplung und Bremse erfolgt
üblicherweise mechanisch, elektrisch, pneumatisch, hydraulisch oder in Kombination
derart, daB zum Ingangsetzen des Werkzeugträgers die Kupplung geschlossen und die
Bremse gelüftet bzw. zwecks Stillsetzung die Kupplung gelüftet und die Bremse geschlossen
wird.
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Von dei- Schaltzeit der Kupplung und Bremse ist die Zeit für das Stillsetzen
der Maschine abhängig. Beim normalen Ein- und Ausrückvorgang ist der Schaltvorgang
von Kupplung und Bremse so eingestellt, daB beim Ingangsetzen der Maschine zunächst
die Bremse gelüftet und hierauf die Kupplung geschlossen wird. Umgekehrt wird zum
Stillsetzen zunächst die Kupplung vollständig gelöst und hierauf die Bremse geschlossen.
Vielfach wird zwischen Kupplung und Bremse eine sogenannte
Verzögerung
eingeschaltet, die verhindert, daß die Kupplung geschaltet wird, bevor die Bremse
gelöst ist, oder umgekehrt. Diese Verzögerung bietet einerseits Gewähr für die geringste
Beanspruchung und Abnützung von Kupplung und Bremse, hat aber andererseits zur Folge,
daß die Bremszeit zu lang wird. Durch Anordnung einer sogenannten Zweihand-Sicherheits-Einrückung
sind die Hände des Bedienenden vor der Gefahr einer Verletzung durch ein unbeabsichtigtes
Nachgreifen unter den in Bewegung befindlichen Werkzeugträger geschützt. Der Bedienende
ruß hierbei mit jeder Hand einen Einrückkontakt während des ganzen Arbeitsvorganges
in Einschaltstellung halten. Läßt er auch nur einen Einrückkontakt los, wird die
Maschine durch Ausschalten der Kupplung und Betätigung der Bremse stillgesetzt.
Die Stillsetzung ruß dann so rasch erfolgen, daß die Maschine bereits zum Stillstand
gekommen ist, ehe die Hand des Bedienenden bei einem eventuellen Hineingreifen (Nachgreifen)
die Gefahrenzone des hin- und hergehenden Werkzeugträgers erreicht. Da dieses Nachgreifen
nur Bruchteile von Sekunden beansprucht, ruß dementsprechend die Bremszeit sehr
kurz bemessen werden, was sich mit der normalen Steuerung, besonders bei großen
Maschinen, nicht mehr ermöglichen läßt.
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Die Erfindung befaßt sich mit einer Steuerung für die Kupplung und
Bremse, die eine normale Schaltzeit bei geringstmöglichster Beanspruchung von Kupplung
und Bremse für die Bewegungsabschnitte des Werkzeugträgers ermöglicht, bei welchen
eine Gefahr für die Hand des Bedienenden nicht besteht und für das Stillsetzen des
Werkzeugträgers in der Gefahrenzone eine Notbremsung mit verkürzter Bremszeit bietet.
Weiterhin läßt sich diese Steuerung auch so gestalten, daß im Falle eines Versagens
der automatischen Stillsetzung nach Beendigung der Hin- und Rückbewegung (Hubes)
des Werkzeugträgers die Notbremsung: zwangläufig zur Wirkung kommt und einen unbeabsichtigten
zweiten Bewegungsvorgang des Werkzeugträgers verhindert.
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Gemäß der Erfindung wird vorgeschlagen, daß parallel zur Schalteinrichtung
für Kupplung und Bremse (Hauptschalteinrichtung) eine zweite, getrennt gesteuerte
Hilfsschalteinrichtung angeordnet ist, die beim Unterbrechen der Arbeitsbewegung
des Werkzeugträgers mittels Zweihand-Sicherheits-Einrückung oder mittels Haltekontaktes
mit der Hauptschalteinrichtung zusammenwirkt und eine selbsttätige Stillsetzung
nach Beendigung einer Hin- und Rückbewegung des Werkzeugträgers allein durch die
Hauptschalteinrichtung, bei deren Versagen nach Überschreitung einer einstellbaren
Bremszeit oder eines Bremsweges durch die Hilfsschalteinrichtung erfolgt. Dadurch
kann die Schaltzeit von Kupplung und Bremse so weit verkürzt werden, daß ein Nachgreifen
durch den Bedienenden ungefährlich ist.
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Außerhalb der Gefahrenzone (Rückbewegung) erfolgt das Schalten von
Kupplung und Bremse allein durch die normale Schalteinrichtung, während beim automatischen
Stillsetzen nach Beendigung eines Hubes des Werkzeugträgers zunächst die Stillsetzung
durch die normale oder Hauptschalteinrichtung eingeleitet und nach einer einstellbaren
Bremszeit bzw. Bremsweg die zweite oder Hilfsschalteinrichtung zur Wirkung kommt
und den Werkzeugträger unabhängig von der !, Hauptschalteinrichtung stillsetzt,
falls die Stillsetzung nicht bereits durch die letztere erfolgt ist. In der Zeichnung
ist der" Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt, und zwar zeigt Fig. i
die schematische Darstellung des Antriebes einer Kurbelpresse mit elektrisch-pneumatischer
Steuerung; Fig.2 zeigt die Draufsicht auf die beiden Steuerkontakte in Richtung
der Antriebsachse (Kurbelwelle) zur automatischen Betätigung der Steuerventile für
die Kupplung und Bremse; Fig.3 die Anordnung der Bedienungskontakte bei Verwendung
einer elektrischen Zweihand-Sicherheits-Einrückung.
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In Fig. i ist i das Schwungrad, das über den Riementrieb 2 durch den
Antriebsmotor 3 dauernd in Drehung versetzt wird. Am Schwungrad i ist das Kupplungsgehäuse
¢ mit den äußeren Lamellen. 5 angeordnet. Die Kupplungsmuffe 6, welche die inneren
Lamellen 7 trägt, ist mit dem Antriebsritzel8 verbunden. Das Antriebsritzel8 greift
in das Hauptantriebsrad 9 ein, das auf der Kurbelwelle io angeordnet ist. Diese
betätigt über die Pleuelstange i i den Werkzeugträger i2.
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Die Friktionslamellenbremse besteht aus dem feststehenden Bremsgehäuse
13 mit den außen verzahnten Lamellen i4.. Die Bremsmuffe 15 trägt die inneren
Lamellen 16 und ist ebenfalls mit dem Antriebsritzel 8 verbunden.
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Zur elektrisch-pneumatischen Betätigung der Kupplung und Bremse dient
die gemeinsame Steuerleitung 17 mit dem Hauptsteuerventil 18. Die Austrittsöffnung
18" .des Hauptsteuerventils 18 ist im Durchgangsquerschnitt einstellbar. Durch die
Leitung i9 wird dem Steuerventil i8 Druckluft zugeführt. In der Steuerleitung 17
ist parallel zu dem Hauptsteuerventil 18 ein das Wesen der Erfindung kennzeichnendes
zweites Hilfssteuerventil 20 angeordnet. Der Austrittsquerschnitt des Hilfssteuerventils
2o, ist jedoch im Vergleich zu dem Hauptsteuerventil 18 wesentlich größer. Beide
Steuerventile 18 und 20 werden durch Hubmagnete 35 bzw. 36 betätigt.
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Von der Steuerleitung 17 führt die Steuerleitung 21 zur Kupplung und
die Leitung22 zur Bremse. Der pneumatische Betätigungskolben 23 der Kupplung wird
durch die Federn 24 in der linken geöffneten Stellung gehalten, während der Betätigungskolben
25 für die Bremse durch die Federn 26 in die linke Bremsstellung gedrückt wird und
eine Bewegung des Getriebes 8, 9 und damit der Kurbelwelle io und des Werkzeugträgers
i2 verhindert.
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Auf der Kurbelwelle io sind die beiden Steuernocken 27 und 28 angeordnet,
welche die elektrischen Kontakte 29 und 30 betätigen. Die Fig. 2
zeigt
die Draufsicht der Steuerkurven 27 und 28 mit den Kontakten 29 und 30. Die Steuerkurve
28 ist gegenüber der Steuerkurve 27 in den Schlitzen 3 i verstellbar. Die Steuerkurve
27 besitzt eine erhöhte Kurvenzone 37, die über den halben Weg reicht, während die
Steuerkurve 28 nur einen kurzen Nocken 38 aufweist.
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Die Fig. 3 zeigt die elektrische Zweihand-Sicherheits-Einrückung,
bestehend aus den zwei Einrückkontakten 32 und 33 und dem Haltekontakt 34. Der Hubmagnet
35 für das Hauptsteuerventil 18 und der Hubmagnet 36 für das Hilfssteuerventil 20
wird über nicht dargestellte Schütze und elektrische Relais mittels der Einrückkontakte
32 und 33 und des Haltekontaktes 34 gesteuert.
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Die Wirkungsweise der Einrichtung ist nun folgende: Die Abbildungen
zeigen die Ruhestellungen der Maschine, wobei die Steuerleitung 17 über die Austrittsöffnung
18" bzw. 2o" der Steuerventile 18 bzw. 2o an die Atmosphäre geöffnet ist. Zur Ingangsetzung
des Werkzeugträgers 12 muß der Bedienungsmann mit jeder Hand einen Einrückkontakt
32 bzw. 33 niederdrücken. Dadurch wird der Stromkreis für die Hubmagnete 35 und
36 geschlossen und die Steuerventile 18 und 2o derart betätigt, daß die Auslaßöffnungen
18" und 2o" geschlossen werden und durch die Zuführleitung 17 Druckluft zuströmt.
Über die Leitung 21 wird dem Betätigungskolben 23 der Kupplung und gleichzeitig
über die Leitung 22 dem Kolben 25Q der Bremse Druckluft zugeführt. Die Bremse öffnet
und die Kupplung schließt sich, wodurch das Schwungrad i über die Kupplung mit dem
Getriebe 8, 9 gekuppelt wird. Die Kurbelwelle io kommt in Drehung, und -der Werkzeugträger
12 führt eine Hin- und Herbewegung aus. Nach Beendigung des Hubes, wenn der Werkzeugträger
12 wieder in seiner Ausgangsstellung angelangt ist, wird durch die Steuerkurve 27
der Steuerkontakt 29 betätigt und der Stromkreis für de-i Hubmagnet 35 geöffnet,
wobei sich das Hauptsteuerventil 18 in die Ruhelage zurückbewegt, die Luftzuführung
i9 abschließt und die Steuerleitung 17 sowie 21 und 22 über die Austrittsöffnung
18" in die Atmosphäre entlüftet. Der Betätigungskolben 23 der Kupplung und der Betätigungskolben
25 der Bremse wird entspannt, und die Federn 24 bewirken, daß sich die Kupplung
lüftet und das Schwungrad vom Getriebe 8, 9, io entkuppelt wird. Gleichzeitig kommt
durch die Federn 26 die Bremse zur Wirkung und setzt das Getriebe 8, 9, io und damit
den Werkzeugträger 12 still. Durch Anordnung des Hauptsteuerventils 18 in der Weise,
daß die Leitungen 17 und 21 zur Kupplung kürzer sind als die Leitungen 17 und 22
zur Bremse, wird erreicht, daß zunächst der Betätigungskolben 23 der Kupplung entlastet
wird und darauf erst der Betätigungskolben 25 für die Bremse, so daß sich zuerst
die Kupplung löst, bevor die Bremse zur Wirkung kommt. Die Zeit zwischen dem Lösen
der Kupplung und der Wirkung der Bremse kann durch Verändern der Austrittsöffnung
18, des Hauptsteuerventils 18 geregelt werden. Erfolgt eine Ausrückung infolge Versagens
des Steuerkontaktes 29 oder Hubmagnets 35 und des Hauptsteuerventils 18 nicht, dann
kommt die zweite Steuerkurve 28 mit dem Nocken 38 über den Steuerkontakt 3o zur
Wirkung und öffnet den Stromkreis des Hubmagnets 36, wodurch die Steuerleitung 17,
21 und 22 über das Hilfssteuerventil2o an die Atmosphäre entlüftet wird. Die Austrittsöffnung
2o" des Hilfssteuerventils 20 ist wesentlich größer gehalten als die Zuführleitung
i9 zum Hauptsteuerventil 18, so daß trotz der Luftzuführung bei geöffneter
Austrittsöffnung 2o" kein Druck in den Leitungen 17, 21 und 22 herrscht und die
Bremse zur Wirkung kommt.
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Läßt der Bedienende während dem Hingang des @'Verkzeugträgers 12 einen
der niedergedrückten Einrückkontakte 32 oder 33 los, wird der Stromkreis der beiden
Hubmagnete 35 und 36 unterbrochen, das Hauptsteuerventil 18 schließt die Zuführleitung
i9 ab und öffnet die Austrittsöffnung 18Q. Gleichzeitig wird auch die Austrittsöffnung
2o" des Hilfssteuerventils 2o geöffnet, und die Steuerleitung 17, 21 und 22 wird
an die Atmosphäre entlüftet, und zwar erfolgt nunmehr die Entlüftung der Leitung
21 zur Kupplung und der Leitung 22 zur Bremse gleichzeitig ohne Verzögerung des
Bremsvorganges, wodurch der Werkzeugträger 12 schlagartig zum Stillstand kommt.
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Die Zweihand-Sicherheits-Einrückung wird in bekannter Weise so ausgeführt,
daß der Bedienende die Druck-Einrück-Kontakte 32 und 33 nur während dem Hingang
des Werkzeugträgers, wo eine Gefahr für Handverletzung besteht, betätigt halten
muß und bei d,-m gefahrlosen Rückgang des Werkzeugträgers die Hand von den Einrückkontakten
32 und 33 wegnehmen kann, ohne daß der Werkzeugträger stillgesetzt wird. Ein Stillsetzen
des Werkzeugträgers während dem Rückgang erfolgt dann in bekannter Weise durch Betätigen
des Haltedruckknopfes 34.
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Zweckmäßigerweise wird der Hubmagnet 36 in einen vom Steuerstromkreis
für den Hubmagnet 35 unabhängigen Stromkreis gelegt. Dadurch wird erreicht, daß
selbst beim Auftreten einer Störung im Steuerstromkreis des Hubmagnets 35 für das
Hauptsteuerventil das Hilfssteuerventil 20 anspricht. Weiterhin ist damit die Möglichkeit
gegeben, wenn infolge Kurzschlusses oder Auftretens eines Fremdstromes im Steuerstromkreis
der Hubmagnet 35 unbeabsichtigterweise das Hauptsteuerventil18 betätigt, die Maschine
nicht in Gang kommen kann, da das Auftreten einer Luftspannung in den Steuerleitungen
17, 21 und 22 nur dann möglich ist, wenn auch der Hubmagnet 36 Spannung erhält und
damit das Hilfssteuerventil 20 geschlossen wird.