EP0530739B1 - Schaltungsanordnung zum Regeln der Geschwindigkeit eines Druckzylinders - Google Patents

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EP0530739B1
EP0530739B1 EP92114892A EP92114892A EP0530739B1 EP 0530739 B1 EP0530739 B1 EP 0530739B1 EP 92114892 A EP92114892 A EP 92114892A EP 92114892 A EP92114892 A EP 92114892A EP 0530739 B1 EP0530739 B1 EP 0530739B1
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EP
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control
pressure
flow
control valve
flow path
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Siegfried Baur
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L Schuler GmbH
Original Assignee
L Schuler GmbH
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D24/00—Special deep-drawing arrangements in, or in connection with, presses
    • B21D24/10—Devices controlling or operating blank holders independently, or in conjunction with dies
    • B21D24/14—Devices controlling or operating blank holders independently, or in conjunction with dies pneumatically or hydraulically

Definitions

  • the invention relates to a circuit arrangement of the type specified in the preamble of claim 1, as is known, for example, from DE-A-36 40 788.
  • Pistons or piston rods of pressure cylinders can be moved at different, different speeds.
  • the control of the speeds takes place by means of valves which can be changed in their (flow) cross section, for example by proportional valves.
  • valves show that the flow can only be regulated within limits, based on the opening cross section. Ranges from 0% to approximately 30% of the opening cross section and from approximately 60% to 100% of the opening cross section are at least almost ineffective on the regulation or control; e.g. after 60% increase in cross-section, no significant increases in volume flow. For low flow areas, a valve can be used to regulate; Additional flow areas that can be switched on require parallel connections. Valves with larger flow cross sections are unsuitable for smaller flow areas. Parallel connection of control valves requires a lot of circuitry, also because of the simultaneous control of the flow cross-sections.
  • Parallel connections are used, for example, where pressure cylinders are to be controlled in one rapid motion - high flow quantities and in one operation - high pressure (Schwnun, Würzburg 88 (1982) 57, pages 1177 to 1180).
  • DE 36 40 788 A1 discloses a drawing device in a press with a pre-acceleration cylinder.
  • the invention is to be explained on the basis of the application of a pressure cylinder shown here, but is not restricted to this.
  • a holding force must be applied to pull a sheet.
  • the drawing ram moves the sheet and a sheet holder against the holding force exerted by the drawing device.
  • inertial forces that occur at the beginning of the deformation must be overcome. Forces occur suddenly, which are reduced in the pulling direction by pre-accelerating the sheet holder with the sheet lying on it.
  • the pre-acceleration is generated by a pressurized cylinder.
  • the amount of hydraulic fluid to the pressure cylinder must be controlled depending on the number of strokes of the press.
  • the pilot-actuating pressure cylinder that delivers a pressure fluid to the pre-acceleration cylinder can be connected to a pressure source via a proportional valve.
  • the diagram in FIG. 4 shows that the ranges between 0% flow cross section and approximately 30% and from approximately 60% to 100% are not suitable for control purposes for both the one-way flow control and for the two-way flow control .
  • a one-channel control (control) or one-way flow control as can be derived from the prior art
  • the Rule (control) areas recognizable.
  • An increase in the flow rate can be achieved by increasing the flow cross-section.
  • the linear lines n1, n2 and n3, n4 transferred into the control areas indicate an increase in the power output of the circuit, e.g. the increase in the speed of a pressure cylinder controlled in this way when switching from one-channel control to two-channel control.
  • Fig. 1 shows a circuit arrangement with a proportional valve 13 as a control valve, the control piston of which is controlled in a floating manner, ie not from stops. 1 indicates a part of a drawing apparatus of a known type with a piston rod 2 and a pressure piston 6, which is movable in a pre-acceleration cylinder 7 when the active surface 4 is pressurized.
  • a defined quantity of hydraulic oil can be supplied to the pressure chamber 3 when the pressure piston 9 is pressurized in the pressure chamber 28 of the stomach presetting cylinder 8.
  • the pressure chamber 3 increases by the downward movement of the pressure piston 6 with the piston rod 2.
  • the amount of hydraulic fluid displaced from the quantity specification cylinder 8 into the pressure chamber 3 is predetermined by the piston diameter and stroke of the piston 9.
  • the speed of the piston 9 is regulated via the filling speed in the pressure chamber 28.
  • a cylinder 10 with piston rod 11 is used for the return movement of the piston 9 after the actual drawing process.
  • the pressure chamber 28 in the pre-acceleration cylinder 8 can be connected to a pressure source 14 via a pressure line 12 and a pressure line 15.
  • a proportional valve 13 is connected with two flow paths 24, 25.
  • a line 20 is connected to a switching valve 16 between the pressure source 14 and the proportional valve 13
  • Output is in turn connected via a pressure line 21 to the other of the flow paths 25 of the proportional valve 13.
  • the flow path 24 is connected directly via the pressure line 12 to the pressure chamber 28 of the quantity setting cylinder 8.
  • the output of the flow path 25 at the proportional valve 13 is connected via a pressure line 22 to a further switching valve 17, the output of which is connected via a pressure line 23 to the pressure line 12 to the quantity setting cylinder 8.
  • Pilot controls of the switching valves 16 and 17 are numbered 18 and 19, respectively. Both the type of the switching valves and the pilot controls 18, 19 are not binding for the invention.
  • the circuit 26 is used to control the discharge from the pressure chamber (28 of the quantity specification cylinder 8.
  • the change from one-channel operation for lower speeds to two-channel operation for higher speeds of the inflow into the pressure chamber (28 of the quantity specification cylinder 8 is thus carried out by actuating the switching valves 18, 19 from the closed to the open switch position
  • the flow rate can be regulated between a minimum and a maximum by the proportional valve in both single-channel and two-channel operation.
  • valves 13 If the control pistons of such valves 13 are to be driven from stop edges, a simplification in the circuit structure can be achieved with a switching valve 16 or 17 switched to the flow path 25 in pure form, as is shown in FIGS. 2 and 3.
  • a switching valve 16 is connected upstream of the entrance to the flow path 25.
  • the outlet of the flow path 25 is connected to the pressure line 12 via a pressure line 27.
  • a switching valve 17 is connected downstream to the flow path 25.
  • the input of the flow path 25 is connected to the pressure line 15 coming from the pressure source 14.
  • the circuit structure shows a so-called active control, in which the pressure generation is set from a certain pressure level Pressure source takes place.
  • the invention can also be used, for example, in so-called passive controls.
  • the drawing apparatus known from the prior art can also serve as an example here.
  • a controlled ramp-up is specified, which was achieved by parallel connection of valves according to the previous version.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Fluid-Pressure Circuits (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung der im Oberbegriff des Anpruchs 1 angegebenen Art, wie z.B aus der DE-A-36 40 788 bekannt.
  • Kolben bzw. Kolbenstangen von Druckzylindern sind in verschiedenen, unterschiedlichen Geschwindigkeiten zu bewegen. Die Steuerung in den Geschwindigkeiten erfolgt vermittels in ihrem (Fließ-) Querschnitt veränderbarer Ventile, beispielsweise durch Proportionalventile.
  • Die Durchflußcharakteristik derartiger Ventile zeigt, daß eine Regelung der Durchströmung, des Durchflusses, nur innerhalb von Grenzen, bezogen auf den Öffnungsquerschnitt, vorgenommen werden kann. Bereiche von 0 % bis etwa 30 % des Öffnungsquerschnitts und von etwa 60 % bis 100 % des Öffnungsquerschnitts sind auf die Regelung bzw. Steuerung zumindest nahezu wirkungslos; es erfolgen z.B. nach 60 % Querschnittserhöhung keine wesentlichen Volumenstromsteigerungen. Für niedere Fließbereiche kann zunächst mit eine Ventil geregelt werden; hinzu schaltbare größere Fließbereiche erfordern Parallelschaltungen. Ventile mit größeren Fließquerschnitten wiederum sind für kleinere Fließbereiche ungeeignet. Parallelschaltungen von Steuerventilen erfordern einen hohen Schaltungsaufwand auch wegen der erforderlichen Gleichzeitigkeit der Regelung der Fließquerschnitte.
  • Parallelschaltungen sind beispielsweise da eingesetzt, wo Druckzylinder in einem Eilgang - hohe Fließmengen- und in eine Arbeitsgang - hoher Druck - zu steuern sind (Maschinenmarkt, Würzburg 88 (1982) 57, Seite 1177 bis 1180).
  • Die DE 36 40 788 A1 offenbart eine Zieheinrichtung in einer Presse mit eine Vorbeschleunigungszylinder. Anhand der hier gezeigten Anwendung eines Druckzylinders soll die Erfindung erläutert werden, ohne jedoch hierauf beschränkt zu sein. Bei Zieheinrichtungen der offenbarten Art muß eine Haltekraft zum Ziehen eines Bleches aufgebracht werden. Der Ziehstößel bewegt das Blech und einen Blechhalter gegen die von der Zieheinrichtung aufgebrachte Haltekraft. Zudem müssen Massenträgheitskräfte, die anfangs der Verformung auftreten, überwunden werden. Hierbei treten schlagartig Kräfte auf, die durch Vorbeschleunigen des Blechhalters mit dem aufliegenden Blech in Ziehrichtung abgebaut werden. Die Vorbeschleunigung wird über einen druckbeaufschlagten Zylinder erzeugt. In Abhängigkeit von der Hubzahl der Presse ist die Menge an Hydraulikflüssigkeit zum Druckzylinder zu steuern. Der eine Druckflüssigkeit an den Vorbeschleunigungszylinder gezielt abgebende, vorsteuernde Druckzylinder ist über ein Proportionalventil mit einer Druckquelle verbindbar. Der Geschwindigkeitsbereich des vorsteuernden Druckzylinders ist hierbei jedoch durch die Sättigungsbereiche des Proportionalventils (= 30 %; 60 % bis 100 %) eingeengt.
  • Von daher ist es eine Aufgabe der Erfindung eine Schaltungsanordnung vorzusehen, mit der einerseits ein größeres Ventil zur Steuerung eines Druckzylinders vermieden wird, mit der andererseits Parallelschaltungen von Ventilen für eine gezielt gesteuerte Durchflußmenge vermieden werden.
  • Diese Aufgabe ist gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1.
  • Die Merkmale der weiteren Ansprüche stellen Ausgestaltungen im Rahmen der Erfindung dar.
  • Anhand von in der Zeichnung gezeigten Ausführungsbeispielen wird nachfolgend die Erfindung näher erläutert:
  • Es zeigen:
    • Fig. 1
    einen Teil einer Zieheinrichtung gemäß dem Stand der Technik mit einer Schaltungsanordnung nach der Erfindung,
    Fig. 2 und 3
    weitere Schaltungsanordnungen und
    Fig. 4
    ein Diagramm zur Veranschaulichung der Möglichkeiten der Einweg- und der Zweiweg-Durchflußsteuerung.
  • Das Diagramm in Fig. 4 zeigt, daß sowohl für die Einweg-Durchflußsteuerung, als auch für die Zweiweg-Durchflußsteuerung die Bereiche zwischen 0 % Fließquerschnitt und etwa 30 % und ab etwa 60 % bis 100 % zu Steuer- bzw. Regelzwecken nicht geeignet sind. Grundsätzlich sind für eine Ein-Kanalregelung (-Steuerung) bzw. Einweg-Durchflußsteuerung, wie diese aus dem Stand der Technik herleitbar ist, und für eine Zwei-Kanalregelung (-Steuerung) bzw. Zweiweg-Durchflußsteuerung, die Gegenstand der Erfindung ist, die Regel-(Steuerungs-)bereiche erkennbar. Mit der Vergrößerung des Fließquerschnitts ist eine Erhöhung der Durchflußmenge erreichbar. Die in die Regel-(Steuerungs-)bereiche übertragenen Linearen n1, n2 sowie n3, n4 deuten auf eine Erhöhung des Leistungsausgangs der Schaltung hin, z.B. der Erhöhung der Geschwindigkeit eines so geregelten Druckzylinders bei Umschaltung von Ein-Kanalregelung in Zwei-Kanalregelung.
  • Fig. 1 zeigt eine Schaltungsanordnung mit einem Proportionalventil 13 als Steuerventil, dessen Steuerkolben schwimmend, d.h. nicht von Anschlägen ausgehend, gesteuert ist. Mit 1 ist ein Teil eines Ziehapparats bekannter Art angedeutet mit einer Kolbenstange 2 und einem Druckkolben 6, der bei Druckbeaufschlagung der Wirkfläche 4 in einem Vorbeschleunigungs-Zylinder 7 beweglich ist. Dem Druckraum 3 ist bei Druckbeaufschlagung des Druckkolbens 9 in dem Druckraum 28 des Magenvorgabezylinders 8 eine definierte Menge Hydrauliköl zuführbar. Der Druckraum 3 vergrößert sich durch Abwärtsbewegung des Druckkolbens 6 mit der Kolbenstange 2. Die Menge aus dem Mengenvorgabezylinder 8 in den Druckraum 3 verdrängter Hydraulikflüssigkeit ist durch Kolbendurchmesser und Hub des Kolbens 9 vorgegeben. Die Geschwindigkeit des Kolbens 9 wird über die Füllgeschwindigkeit in den Druckraum 28 geregelt. Ein Zylinder 10 mit Kolbenstange 11 dient der Rückholbewegung des Kolbens 9 nach dem eigentlichen Ziehvorgang. Der Druckraum 28 in dem Vorbeschleunigungszylinder 8 ist über eine Druckleitung 12 und eine Druckleitung 15 mit einer Druckquelle 14 verbindbar. In die Druckleitungen 12, 15 ist ein Proportionalventil 13 geschaltet mit zwei Durchflußwegen 24, 25. An die zu einem der Durchflußwege, hier 24, gelegte Druckleitung 15 ist zwischen Druckquelle 14 und Proportionalventil 13 eine Leitung 20 zu eine Schaltventil 16 geschaltet, dessen Ausgang wiederum über eine Druckleitung 21 an den anderen der Durchflußwege 25 des Proportionalventils 13 geschaltet ist. Der Durchflußweg 24 ist direkt über die Druckleitung 12 an den Druckraum 28 des Mengenvorgabezylinders 8 geschaltet. Der Ausgang des Durchflußweges 25 an dem Proportionalventil 13 ist über eine Druckleitung 22 an ein weiteres Schaltventil 17 geschaltet, dessen Ausgang über eine Druckleitung 23 an die Druckleitung 12 zu dem Mengenvorgabezylinder 8 geschaltet ist. Mit 18 bzw. 19 sind Vorsteuerungen der Schaltventile 16 bzw. 17 beziffert. Sowohl die Art der Schaltventile als auch die Vorsteuerungen 18, 19 sind nicht bindend für die Erfindung. Der Schaltkreis 26 dient der Ablaßsteuerung aus dem Druckraum (28 des Mengenvorgabezylinders 8. Die Umhaltung von Ein-Kanalbetrieb für geringere Geschwindigkeiten auf Zwei-Kanalbetrieb für höhere Geschwindigkeiten des Zuflusses in den Druckraum (28 des Mengenvorgabezylinders 8 erfolgt somit über die Ansteuerung der Schaltventile 18, 19 von der geschlossenen in die offene Schaltstellung. Sowohl im Ein-Kanalbetrieb als auch im Zwei-Kanalbetrieb ist die Durchflußmenge zwischen eine Minimum und einem Maximum durch das Proportionalventil regelbar.
  • Soll der Betrieb des Ziehapparats erhöht werden auf eine höhere Ausstoßzahl an Werkstücken, ist aufgrund der Schaltungsmaßnahme eine Erhöhung (Steigerung) der Durchflußmenge durch das Proportionalventil 13 möglich ohne Änderung der Durchflußcharakteristik des Proportionalventils 13.
  • Sind die Steuerkolben derartiger Ventile 13 von Anschlagkanten aus zu fahren, ist eine Vereinfachung im Schaltungsaufbau erreichbar mit einem dem Durchflußweg 25 in Reine geschalteten Schaltventil 16 bzw. 17, wie es in den Fig. 2 und 3 gezeigt wird.
  • In Fig. 2 ist ein Schaltventil 16 stromaufwärts vor den Eingang zu dem Durchflußweg 25 geschaltet. Der Ausgang des Durchflußweges 25 ist über eine Druckleitung 27 an die Druckleitung 12 gelegt.
  • In Fig. 3 ist ein Schaltventil 17 stromabwärts zu dem Durchflußweg 25 geschaltet. Der Eingang des Durchflußweges 25 ist hierbei auf die von der Druckquelle 14 kommende Druckleitung 15 geschaltet.
  • Der Schaltungsaufbau zeigt eine sog. Aktiv-Steuerung, bei der die Druckerzeugung von einer auf eine bestimmte Druckhöhe eingestellten Druckquelle erfolgt. Demgegenüber ist die Erfindung auch beispielsweise in sog. Passiv-Steuerungen einsetzbar. Auch hier kann der aus dem Stand der Technik bekannte Ziehapparat als Beispiel dienen. In der Auswurfphase für das Werkstück ist ein geregelter Hochlauf vorgegeben, der nach bisheriger Ausführung durch Parallelschaltungen von Ventilen erreicht wurde.

Claims (3)

  1. Schaltungsanordnung zum Regeln der Geschwindigkeit eines Druckzylinders (7), insbesondere eines Vorbeschleunigungszylinders (7) in einem Ziehapparat der Ziehstufe einer Presse, mit einem im Durchflußquerschnitt einstellbaren Steuerventil in der Förderleitung zum Druckzylinder (7), gekennzeichnet durch die Verwendung eines Steuerventils (13) mit zumindest zwei parallel geschalteten Durchflußwegen (24, 25), wobei einem ersten der Durchflußwege (25) zumindest ein schaltbares Ventil (16, 17) in Reihe zugeschaltet ist zum Sperren oder Freigeben des ersten Durchflußweges (25) und der so schaltbare erste Durchflußweg (25) und das schaltbare Ventil (16, 17) parallel zu dem zweiten Durchflußweg (24) geschaltet sind.
  2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein schaltbares Ventil (16) mit dem (Eingang-) Anschluß an die zum Steuerventil (13) führende Förderleitung (15) und mit dem (Ausgang-) Anschluß an den (Eingang-) Anschluß des ersten Durchflußweges (25) am Steuerventil (13) - zum Steuerventil stromaufwärts - geschaltet ist.
  3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein schaltbares Ventil (17) mit dem (Eingang-) Anschluß an den (Ausgang-) Anschluß des ersten Durchflußweges (25) am Steuerventil (13) und mit einem (Ausgang-) Anschluß an die Förderleitung (12) zum Druckzylinder (8) - zum Steuerventil (13) Stromabwärts - geschaltet ist.
EP92114892A 1991-09-04 1992-09-01 Schaltungsanordnung zum Regeln der Geschwindigkeit eines Druckzylinders Expired - Lifetime EP0530739B1 (de)

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