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Steuervorrichtung für den Arbeitskolben einer hydraulischen Presse
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Es ist bereits eine Steuerung für den Arbeitskolben einer hydraulischen Presse bekannt, bei der ein gasförmiges Medium über ein Mehrwegeschaltorgan einen Flüssigkeitsbehälter zwecks Erzeugung von Niederdruck beaufschlagt, wobei das gasför- mige Medium gleichzeitig als Antrieb einer Pumpe zur Erzeugung eines höheren Druckes dient, wobei die Druckflüssigkeit entweder unmittelbar der hydraulischen Presse oder einer zweiten Pumpe zugeleitet wird, die eine weitere Druckerhöhung durchführt. Der mit dem gasförmigen Druckmittel be- aufschlagte Flüssigkeitsbehälter ist einerseits mit dem Arbeitskolben der Presse und anderseits über ein Ansaugventil mit dem Arbeitsraum der Pumpe verbunden.
Des weiteren ist das Mehrwegeschaltorgan mit einem Druckminderungsventil verbunden, wodurch der (Druck des die zweite Pumpe antreibenden gasförmigen Druckmittels und mittelbar auch der ecreiehbare Höchstdruck der Anlage geregelt werden kann.
Die Steuervorrichtung für den Arbeitskolben einer hydraulischen Presse gemäss der Erfindung, bei der ebenfalls ein gasförmiges Medium über eine zur Steuerung des Arbeitsspiels der Presse dienendes Mehrwegeschaltorgan die Pressflüssigkeit zur Erzeugung von Niederdruck beaufschlagt, wobei das gasförmige Medium ferner zum Antrieb einer Pumpe dient, die den Niederdruck in Hochdruck umsetzt, kennzeichnet sich demgegenüber durch die Anordnung eines als Differentialkolbens ausgebildeten Sperrkolbens, dessen grössere Fläche mit dem Vordruckraum des Presskolbens verbunden ist, während die kleinere Fläche des Sperrkolbens mit der Zuleitung des gasförmigen Mediums in Verbindung steht.
Der Stössel des Sperrkolbens wirkt auf den Stössel des Hauptsteuerschiebers für den Antrieb der Pumpe, deren Hochdruckraum sowohl mit dem Vordruckraum des Presskolbens als auch mit einem Flüssigkeitsbehälter verbunden ist. Eine Umsteuervorrichtung zwischen der Zuleitung des gasförmigen Mediums und dem Hauptsteuerschieber und dem Zusatzsteuerschieber für die Pumpe einerseits und den Flüssigkeitsbehälter anderseits veran- lasst die verschiedenen Arbeitsgänge der Vorrich- tung.
Hiedurch wird eine automatische Ingangsetzung der Pumpe erreicht, sobald der Pressstempel auf den Arbeitswiderstand auftrifft, wobei der Druckanstieg sich bis zu dem Differentialkolben fortpflanzt, ihn verschiebt und die Sperrung des Hauptsteuerschie- bers am Antrieb der Pumpe aufhebt.
In der Zeichnung ist eine Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Es zeigen Fig. 1 ein Schema der Anlage unter Verwendung eines Mehrwegeschaltorganes mit den erforderlichen Steuerorganen und dem als DifferentialkoLben ausgebildeten Sperrkolben ; Fig. 2 ein Schema der Anlage unter Verwendung eines feinregelbaren Druckminderungsventiles mit einem Dreiwegesteuerorgan an Stelle des Mehrwegeschaltorgans mit den erforderlichen Steuerorganen für die hydraulische Pumpe und dem als Differntialkolben ausgebildeten Sperrkolben ; Fig. 3 eine Ausführungsform des feinrege1baren Druckminderungsventiles mit einem Dreiwegesteuerorgan in grösserer Darstellung. Fig. 4 zwei feinregelbare Druckminderungsventile in besonderer Schaltungweise.
In Fig. 1 schliesst sich an die Druckmittelzuleitung 1 ein Sicherungsventil 2 und ein Mehrwegeschaltorgan 4 mit einem Auslass 5 an, das einerseits durch die Leitung 6 über die Leitung 7 mit dem Zusatzsteuersohieber 37, über die Leitung 8 mit dem Gehäuse 23 des Hauptsteuerschiebers 22, u. zw. zwischen dessen Dichtungen 29 und 30, und anderseits durch die Leitung 9 über den Luftdom 92 und dessen Bohrungen mit dem Flüssigkeitsbehälter 93 in Verbindung steht.
An eine Abzweigung der Leitung 8 schliesst sich ein doppelseitig wirkendes Ventil 10 an, in dem eine Düse 11 angeordnet ist. Das Ventil 10 ist durch die Leitung 12 mit dem Be- und Entlüftungsventil 69 verbunden, das auf dem Luftdom 78 mit Bohrungen 79 des Flüssigkeitsbehälters 80 angeordnet ist.
Von der Druckmittelzuleitung 1 führt vor dem Mehrwegeschaltorgan 4 eine Steuerleitung 3, in der ein Absperrhahn 13 mit Entlüftung angeordnet ist, zum Sperrkoliben 14.
Der Sperrkolben 14 besteht aus einem Kolben
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15 mit seiner Dichtung 16, an dem einerseits ein Plungerkolben 17 mit der Dichtung 18 und anderseits ein Stössel 19 mit der Dichtung 20 angeordnet ist. Zwischen dan Kolben 15 und der Dich-
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hvraulischenkontrollstössel 25 mit der Druckfeder 26 und der Stössel 27 stehen mit dem Hauptsteuerschieber 22 in Verbindung. In dem Gehäuse 23 befinden sich ferner die Dichtungen 28,29, 30, 31 und die Auslässe 32. Zwischen den Dichtungen 30 und 31 im Gehäuse 23 führt eine Leitung 35 zu dem Arbeitszylinder 50 des Antriebes 36 der hydraulischen Pumpe 100.
Von dem Druckmittelpolsterraum 33 über dem Hauptsteuerschieber 22 führt ein Kanal 34 zum Druckmittelpolsterraum 47 des Steuerstiftes 43.
Der Zusatzsteuerschieber 37 ist mit der Dichtung 38 und den Dichtungen 39 und 40 ausgerüstet, zwischen denen ein Verbindungskanal 42 zum Druckmittelpolsterraum 47 des Steuerstiftes 43 führt. Der Zusatzsteuerschieber 37 ist ausserdem
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54 des Arbeitszvlinders 50 des Antriebes 36 der hydraulischen Pumpe 100 verbunden.
Der Steuerstift 43 ist mit den Dichtungen 44 und 45, der Steuerstiftfeder 46 und der Entlüftung 48 ausgestattet.
Der Antrieb 36 der hydraulischen Pumpe 100 setzt sich zusammen aus dem mit Druckmittel beaufschlagten Arbeitskolben 51 mit Dichtung 52 und der Kolbenrückholfeder 53 im Arbeitszvlinder 50, der mit der Überschleifbohrung 54 versehen ist. Der Arbeitskolben 51 ist mit dem Hochdruckkolben 55 verbunden, der mit dem Hochdruckzylinder 49 mit Dichtung 56 der hydraulischen Pumpe 100 in Verbindung steht. An der hydraulischen Pumpe 100 sind das Ansaugventil 57 mit Ventilkugel 58 und Ventilfeder 59 sowie das Druckventil 60 mit Ventilkugel 6J und Ventilfeder 62 angeordnet.
Von dem Druckventil 60 führt die Leitung 63 zur hydraulischen Presse 64 mit dem Presskolben 65. über dem sich die angedeutete Last 68 befindet.
Die Arbeitsweise der Steuerung ist folgende :
Das Druckmittel aus Leitung 1 strömt durch das Sicherheitsventil 2. das eine Beaufschlagung der Steuerung nur mit dem zulässigen Druck gewährleistet, durch das Mehrwegesteuerorgan 4, die Lei- tun"6, das Ventil 10, die Leitung 12, das Beund Entlüftungsventil 69. den Luftdom 78 und
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die DruckHüssigkeittung über Leitung 6 zum Mehrwegesteuerorgan 4 und dessen Entlüftung 5.
Die Grösse der Düse 11, die in dem doppelseitig wirkenden Ventil 10 angeordnet ist, hängt von verschiedenen Faktoren ab, z.'B. von der Zähigkeit des hydraulischen Mediums, von der Abmessung der hydraulischen Presse 64, von der Reibung des Presskolbens 65 an seinen Dichtungen u. dgl.
Der Durchmesser der Düse 11 ist so bemessen, dass diese beim schnellen Ausfahren des Presskolbens 65 ohne Ingangsetzung des Antriebes 36 der hydraulischen Pumpe 100 nur soviel Druckmittel durchlässt, dass in der Leitung 63 und der Steuerleitung 21 nur ein geringer Druckanstieg erfolgt.
In dem Be-und Entlüftungsventil 69 schiebt das Druckmittel den Kolben 70 nach unten und verschliesst mit seiner Kolbenstange 72 zwischen den Dichtungen 75 und 76 die Auslässe 77. Das Rückschlagventil 73 öffnet gegen die Druckfeder 74, so dass das Druckmittel in den Flüssigkeitsbe- hälter 80 strömt und die Druckflüssigkeit beaufschlagt.
Die druckmittelbeaufschlagte Druckflüssigkeit
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82 und 83 zum Senkventil 84, beaufschlagt den Senkrentilkolben 85, der den Ventilkegel 86 gegen die Druckfeder 87 auf den Ventilsitz 88 drückt, wodurch der Kanal 91 abgesperrt wird.
Gleichzeitig strömt die Druckflüssigkeit über das Ansaugventil 57 in den Hochdruckzvinder 49 dsr hydraulischen Pumpe 100 über das Druckventil 60 und die Leitung 63 zur hydraulischen Presse 64, beaufschlagt den Presskolben 65 und fährt diesen schnell bis an die Last 68 aus.
Dieses schnelle Ausfahren des Prcsskol. bens wird also unmittelbar durch die druckmittelbeaufsohlagte Druckflüssigkeit aus dem Flüssigkeitsbehälter 80 ohne Mitarbeit der durch das Druckmittel betriebenen hydraulischen Pumpe 100 schnell und bei sparsamstem Druckmittelverbrauch bewirkt, da der aus der Rdhrleitung 3 mit Druckmittel beaufschlagte Sperrkolben 14 mit dem Stössel 19 auf den Stössel 27 des Hauptsteuerschiebers 22 einwirkt und diesen gegen die Druckfeder 26 verschiebt, wodurch dem Druckmittel in den Leitungen 6 {bzw. 8 der Durchgang an der Dichtung 30 zur Leitung 35 zum Arbeitszylinder 50 versperrt wird und somit die mit Druckmittel betriebene hydraulische Pumpe 100 nicht anspringen kann.
Wenn der Presskolben 65 die Last 68 berührt, entsteht infolge des auftretenden Gegendruckes in den mit Druckflüssigkeit gefüllten Leitungen ein Druckanstieg, der sich durch die Steuerleitung 21 bis zum Sperrkolben 14 fortpflanzt. Dass dieser Druckanstieg erst dann entsteht, wenn der Presskolben 65 die Last 68 berührt, wird durch richtige Dimensionierung der Bohrung der Düse 11 erreicht.
Da die von der Drucknüssigkeit beaufschlagte Fläche des Kolbens 15 des Sperrkolbens 14 grösser ist als die von dem Druckmittel beaufschlagte Fläche des Plunger} wlhens 17, wird der Sperr-
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Mhende Sperrung des Hauptsteuerschiebers 22 aufgehoben hat.
Das Druckmittel strömt nun über die Leitungen
6 und 8 durch das Gehäuse 23, über den geöffneten Einlass an der Dichtung 30 bei geschlossenem Auslass 3 2 an der Dichtung 31, ferner über die Lei- tung 35 in den Arbeitszylinder 50 des Antriebes 36 der hydraulischen Pumpe 100, verschiebt den
Kolben 51 gegen den Druck der Kolbenrückhol- feder 53 und den Druck der Flüssigkeit im Hoch- druckzvlinder 49 und drückt den Hochdruckkolben
55 durch die Dichtung 56 in den Hochdruckzylin- der 49 der hydraulischen Pumpe 100. Die hydrau- lische Pumpe 100 fördert Hochdruckflüssigkeit über das Druckventil 60 und die Leitung 63 in die hy- draulische Presse 64 und beaufschlagt den Press- kolben 65, der nun die Last 68 langsam, aber mit grossem Druck hebt.
Wenn der druckmittelbeaufschlagte Arbeitskolben 51 die Bohrung 54 im Arbeitszylinder 50 überschleift, gelangt Druckmittel durch die Lei- tung 41 auf den Zusatzsteuerschieber 37 und ver- schiebt ihn mit der Dichtung 38, wodurch Druck- mittel aus der Leitung 7 an der Dichtung 40 vor- bei durch die Kanäle 42 und 34 den Hauptsteuer- schieber 22 beaufschlagt und ihn mit seiner Dich- tung 24 gegen den Druck der Feder 26 verschiebt.
Bei dieser Stellung des Hauptsteuerschiebers 22 wird der Durchgang des Druckmittels aus der
Leitung 8 an der Dichtung 30 gesperrt und der Auslass an der Dichtung 31 geöffnet, so dass die Leitung 35. und der Arbeitszylinder 50 durch die Auslässe 32. entlüftet werden.
Nun verschiebt die Kolbenrückhol. feder 53 und der Druck der Flüssigkeit im Zylinder 49 den Arbeitskolben 5j ! bis dieser den Steuerstift 43 gegen den. Druck der Feder 46 verschiebt, so dass der Druckmittelpolster im Druckmittelpolsterraum 33 des Hauptsteuerschiebers 22 in den Kanälen 34 und 42 ; und dem Druckmittelpolsterraum 47 an der Dichtung 45 vorbei durch die Entlüftung 48 entweicht. Unterdessen hat bereits Druckmittel aus der Leitung 7 den Zusatzsteuerschieber 37 verschoben und damit dem Druckmittel den Durchgang an der Dichtung 40 versperrt.
Die Druckfeder 26 kann nun den Hauptsteuerschieber 22 verschieben, der hiebei den Auslass an der Dichtung 31 verschliesst und den Einlass an der Dichtung 30 öffnet, so dass der Arbeitskolben 51 über die Rohrleitung 35 wieder mit Druckmittel beaufschlagt wird.
Das Arbeitsspiel des Antriebes 36 der hydraulischen Pumpe 100 wiederholt sich nun solange. bis das Mehrwegeschaltorgan 4 so umgestellt wird, dass der Zustrom des Druckmediums aus der Leitung 1 unterbrochen ist.
Ausserdem kann das Arbeitstempo des Antriebes 36 bzw. der hydraulischen Pumpe 100 in an sich bekannter Weise durch mehr oder weniger starke Drosselung des Druckmittels beim Durchgang durch das Mehrwegeschaltorgan 4 in weiten Grenzen geregelt werden.
Man kann ferner auch die Pumpe 36, 100 im Bedarfsfall von Anfang an, d. h. während des schnellen Ausfahrens des Presskolbens 65 vor seiner Berührung mit der Last 68, in Betrieb setzen. In diesem Fall, wird der Absperrhahn 13 so geschaltet, dass der Durchfluss des Druckmittels aus der Leitung 3 abgesperrt und der Sperrkolben 14 über den Auslass am Absperrhahn J3 entlüftet ist. Dies hat zur Folge, dass die Feder 26 den Hauptsteuerschieber 22 so verschiebt dass der Durchfluss des Druckmittels an der Dichtung 33 vorbei zur Pumpe 36, 100 geöffnet ist.
Bei den Ausführungsformen gemäss den Fig.
2-4 ist das Mehrwegeschaltorgan 4 durch ein bzw. zwei Feinregelventile ersetzt, wodurch eine noch feinere Regelung der Bewegungsvorgänge des Presskolbens 65 ermöglicht wird. Auch bei diesen Ausführungsformen kommt der als Differentialkolben ausgebildete Sperrkolben M zur Anwendung.
PATENTANSPRÜCHE :
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Steuervorrichtunghydraulischen Presse, bei der ein gasförmiges Medium über ein zur Steuerung des Arbeitsspiels der Presse dienendes Mehrwegesehaltorgan die Pressflüssigkeit zur Erzeugung von Niederdruck beaufschlagt, wobei das gasförmige Medium ferner zum Antrieb einer Pumpe dient, die den Niederdruck in Hochdruck umsetzt und die durch die Druckerhöhung bei Auftreffen des Pressstempels auf den
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ge-raum einer hydraulischen Pumpe (100) mit einem Flüssigkeitsbehälter (80) in Verbindung steht und gleichzeitig mit der grösseren Fläche eines als Differentialkolben ausgebildeten Sperrkolbens (M) verbunden ist, während die kleinere Fläche des Sperrkolbens (14) mit der Zuleitung (1)
für das als Antrieb benutzte Druckmittel in Verbindung steht, wobei der Stössel (19) des Sperrkolbens (14) auf den Stössel (27) des Hauptsteuerschiebers (22) der hydraulischen Pumpe (36, 100) einwirkt und eine Umsteuervorrichtung (4) zwischen der Zuleitung f'J) und dem Hauptsteuerschieber (22) und dem Zusatzsteuerschieber (37) der hydraulischen Pumpe (36, 100) einerseits und dem Flüssigkeitsbehälter (80) anderseits die verschiedenen Arbeitsgänge der
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