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Fernsteuerung der Bewegung des Presswerkzeuges hydraulischer Pressen
Die Erfindung betrifft eine Fernsteuerung für hydraulische Pressen, z. B. Schmiedepressen, und insbe- sondere eine Fernsteuerung für die Bewegung des Pressenwerkzeuges. Vornehmlich bezieht sich die Erfin- dung auf Schmiedepressen, bei denen das Werkzeug von einem Querhaupt oder Holm getragen wird, der durch eine Druckflüssigkeit angetrieben ist und bei denen die Bewegungen des Werkzeugträgers und damit die Verformung des durch das Werkzeug zu schmiedenden Blockes mittels eines Hauptsteuerschiebers geregelt werden, der den Einlass der Druckflüssigkeit in die Hauptzylinder der Presse beherrscht.
Die Bedienung derartiger hydraulischer Schmiedepressen erfolgt gewöhnlich in der Weise, dass man den Hauptsteuerschieber mit Hilfe eines Stellhebels so weit öffnet, dass man nach bestem Ermessen die gewünschte Laufgeschwindigkeit des Werkzeuges und somit die gewünschte Geschwindigkeit der Verfor- mung des Blockes erhalt. Beim Arbeitshub des Werkzeuges muss man dessen Lauf ständig genau beobachten und etwa erforderliche Berichtigungen der Schiebereinstellung mit Hilfe des Handhebels bewirken.
Diese Handbedienung hydraulischer Schmiedepressen der üblichen Bauart erfordert also höchste Aufmerksamkeit und Geschicklichkeit. Zu der dadurch bedingten Nervenbelastung kommt aber noch die körperliche Anstrengung, die es bereitet, den Stellhebel zu verstellen und in seiner jeweiligen Einstellage entgegen dem vollen Druck festzuhalten.
Um diese körperliche Anstrengung zu ersparen, ist man dazu übergegangen, den Hauptsteuerschieber hydraulischer Schmiedepressen mit einem hydraulischen Hilfsantrieb zu versehen. Dieser bietet auch den Vorteil, dass er eine stossfreie und empfindliche Geschwindigkeitsregelung ermöglicht. Aber auch bei Verwendung dieses hydraulischen Hilfsantriebes muss man immer noch genau den Lauf des Pressenwerkzeuges beobachten und die jeweilige Offnung des Hauptsteuerschiebers dem Laut des Werkzeuges genau zuordnen und zu diesem Zweck die Schiebereinstellung erforderlichenfalls mit Hilfe des hydraulischen Hilfsantriebes berichtigen. Auch dabei hangt es also weitgehend von der Geschicklichkeit und Erfahrung des Bedienungsmannes ab, ob der Schmiedevorgang einwandfrei abläuft.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, für hydraulische Pressen und insbesondere für hydraulische Schmiedepressen eine Fernsteuerung zu schaffen, mit deren Hilfe der Lauf des Presswerkzeuges, insbesondere sein Arbeitshub, derart beherrscht werden kann, dass man von der Aufgabe entlastet ist, ständig die Einstellung des Hauptsteuerschiebers der Presse der Bewegung des Presswerkzeuges richtig zuzuordnen.
Insbesondere liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine hydraulische Schmiedepresse mit einer Fernsteuerung auszurüsten, welche das Presswerkzeug bei seinem Arbeitshub mit einer Geschwindigkeit laufen lässt, die der Bedienungsmann der Presse auswählen kann. Eine etwaige Regelabweichung zwischen der Sollgeschwindigkeit und der Istgeschwindigkeit des Presswerkzeuges soll dabei durch selbsttatige Regelung berichtigt werden. Schliesslich soll die Hublänge des Presswerkzeuges genau bestimmt werden.
Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass ein Hilfsantrieb zum Regeln der Strömung der Druckflüssigkeit, welche den das Werkzeug tragenden Holm verstellt, durch ein mechanisches Differentialwerk steuerbar ist, dessen eines Glied durch die Bewegung des Holmes und dessen zweites Glied von Hand verstellbar ist, während das dritte mit der Steuerung des Hilfsantriebes verbunden ist und entsprechend einer Abweichung zwischen den Geschwindigkeiten des ersten und des zweiten Differentialgliedes den Hilfsantrieb derart in Gang setzt, dass dieser die Abweichung durch Beeinflussung der Laufgeschwindigkeit des Holmes Null werden lässt.
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Im nachstehenden sei die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispieles erläutert, das in der Zeich- nung dargestellt ist. Diese zeigt eine mechanische Fernsteuerung für das Hauptsteuerventil einer hydrauli- schen Schmiedepresse.
Die hydraulische Schmiedepresse 10 ist nur schematisch wiedergegeben. Sie kann in der üblichen
Weise einen Holm 11 und ein von diesem getragenes Schmiedewerkzeug 11a haben. Der Holm ist hydrau- lisch gegenüber dem Gegenhalter 12 der Presse antreibbar. Der Hauptantriebszylinder und der Hauptan- triebskolben der Presse sind nicht dargestellt. Der Holm 11 und das Werkzeug 11a gehen soweit herab, bis das Werkzeug sich an den zu schmiedenden Block 13 anlegt, wie strichpunktiert angedeutet ist. Dann wird der Block bei dem gewünschten Druck verformt.
Die Beaufschlagung des Hauptkolbens der Presse mit der Druckflüssigkeit zum Antrieb des Holmes 11 und des Werkzeuges 11a wird durch einen Hauptsteuerschieber 20 gesteuert, der nur im Umriss dargestellt und in der gebräuchlichen Weise ausgeführt ist. Aus dem Gehäuse des Hauptsteuerschiebers 20 ragt eine
Schwingwelle 22 heraus, durch deren Verdrehung die Schieber-oder Ventilelemente im Inneren des Ge- häuses auf und ab verstellbar sind. Dadurch wird bei den Presshüben und den Rückhüben des beweglichen
Holmes 11 die Druckflüssigkeit dem Hauptzylinder der Presse zugeführt. Die Welle 22 trägt einen Arm 23, der zwischen zwei einander gegenüberliegende hydraulische Tauchkolben 24 und 24a ragt, die in Zylin- dern 25 und 25a verschiebbar sind.
Jeder dieser Zylinder steht über Leitungen 101 und 102 mit einem
Hilfssteuerschieber 21 in Verbindung, der beliebiger Bauart sein kann.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel hat der Hilfssteuerschieber ein festes Gehäuse 103 und einen beweglichen Zylinder 104, in welchem zwei Kolben 105 und 106 gemeinsam verschiebbar sind. Der verschiebbare Zylinder 104 ist durch ein Gestänge 27 mit der Schwingwelle 22 verbunden. Die beiden Kolben 105 und 106 sind durch eine Stange 26 mit einer Fernsteueranlage verbunden, welche die Bewegungen des Holmes 11 steuert. Das wird nunmehr im einzelnen erläutert werden. Die Stange 26 ist in Führungen 26a geradlinig verschiebbar geführt.
Das Gehäuse 103 des Hilfssteuerschiebers 24 und der verschiebbare Zylinder 104 sind mit Steuermündungen und Kanälen für eine Steuerflüssigkeit versehen, und das Gehäuse 103 steht ausserdem mit Leitungen 107 und 108 in Verbindung, durch welche die Druckflüssigkeit eingeleitet und abgeführt wird. Der Hilfssteuerschieber 21 wirkt derart, dass bei Abwärtsbewegung der Stange 26 der Zylinder 25 mit Druckflüssigkeit beaufschlagt wird und dass bei Aufwärtsbewegung der Stange 26 der Zylinder 25a mit Druckflüssigkeit beaufschlagt wird. Dadurch wird der Arm 23 im Uhrzeigersinn oder Gegenuhrzeigersinn verstellt.
Die Fernsteueranlage 40 zum Steuern des Laufes des Holmes 11 der Presse hat ein Gehäuse 41 mit einer Vorderwand 42, die in der Zeichnung teilweise weggelassen ist, um die im Inneren des Gehäuses angeordneten Teile sichtbar zu machen. Die Vorderwand 42 ist mit zwei Teilungen 43 und 44, einem Schlitz 45 versehen, der eine gerade Laufbahn 46 hat. Die beiden Teilungen 43 und 44 und der Schlitz 45 verlaufen parallel zueinander und erstrecken sich der Länge nach über den grössten Teil des Gehäuses 41.
Die Teilungen 43 und 44 entsprechen der Länge des Presshubes, und sie sind in Längeneinheiten eingeteilt. Auf der Führungsbahn 46 sind verstellbar zwei einstellbare und lösbare Anschläge 47 und 47a angeordnet, die in beliebiger Einstellage gehalten werden können. Sie können beispielsweise ähnlich ausgebildet sein, wie die Tabulatoranschläge von Schreibmaschinen, so dass man sie an jede beliebige Stelle längs der Teilung 44 bringen und dort feststellen kann.
Ausserdem gehören zu der Fernsteueranlage 40 zwei Kettentriebe 50 und 61. Der erste Kettentrieb 50 ist bei 51 am Holm 11 der Presse befestigt, so dass dessen Bewegung auf ihn übertragen wird. Die endlose Kette 52 des Kettentriebes 50 läuft über mehrere Führungskettenrader 52a und setzt ein Kettenrad 53 in Umlauf, das auf derselben Welle befestigt ist wie ein Kettenrad 54. Die Drehung des Kettenrades 54 wird auf eine Kette 55 übertragen, die über ein Kettenrad 56 läuft. Die Kette 55 bewegt sich daher mit einer Laufgeschwindigkeit, die derjenigen des Holmes 11 entspricht. An einem Glied der Kette 55 sitzt ein Zeiger 57, der mit der linken Teilung 43 zusammenwirkt. Mithin zeigt der Zeiger 57 die jeweilige Stellung des'Holmes 11 während dessen Laufes an.
Der zweite Kettentrieb 61 hat eine Kette 72, die über zwei Kettenräder 63 und 64 läuft. An der Kette 62 ist ein Griff 65 befestigt, der durch den Schlitz 45 hindurchragt und über der Vorderseite der Vorderwand 42 auf der rechten Teilung 44 spielt. Man kann diesen Handgriff bequem erreichen und verschieben. Er ist so gelegen, dass man dabei Werkzeug und Werkstück gut beobachten kann.
Das Kettenrad 64 ist ausserdem durch eine Welle 69 mit einer Bremse 90 verbunden, welche die Höchstgeschwindigkeit des Kettenrades 64 und damit auch die Höchstgeschwindigkeit begrenzt, mit welcher man den Griff 65 verstellen kann. Diese Bremse wird durch einen Fliehkraftregler 91 oder durch
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einen hydraulischen Stossdämpfer gesteuert oder durch irgendwelche andere Einrichtungen, durch welche die Drehzahl der Welle 69 innerhalb bestimmter Grenzerl gehalten werden kann. Zweckmässig lässt sich diese Grenze an dem Gerät 90 einstellen, damit man die Höchstgeschwindigkeit, auf welche die Fernsteuerung eingestellt ist, dadurch bestimmen kann.
Der längs der Teilung 44 von Hand verstellbare Griff 65 hat einen Zeiger, der auf der Teilung die Sollstellung anzeigt, die der Holm 11 einnehmen soll. Man kann daher jederzeit die Iststellung des Holmes auf der Teilung 43 und seine Sollstellung auf der Teilung 44 ablesen und die beiden Stellungen miteinander vergleichen. Die Verschiebung des Griffes 65 auf der Teilung 44 wird durch die einstellbaren Anschläge 47,47a begrenzt.
Die endlosen Ketten 55 und 62 stehen nun mit einem Kettenrad 70 an in Durchmesserrichtung einander gegenüberliegenden Punkten in Eingriff. Dieses Kettenrad 70 ist auf einem Zapfen 71 drehbar gelagert, an welchem die Stange 26 befestigt ist. Laufen die beiden Ketten 55 und 62 mit gleichen Geschwindigkeiten, so wird dadurch das Kettenrad 70 in Umlauf versetzt, ohne dass seine Achse auf-oder abgeht.
Jede Abweichung zwischen den Laufgeschwindigkeiten der beiden Ketten 55 und 62 führt aber dazu, dass sich das Kettenrad 70 nicht nur dreht, sondern auch aufwärts oder abwärts wandert, je nachdem, welche der beiden Ketten 55 oder 62 schneller läuft.
Der Hilfssteuerschieber 21 ist auch mit einer Hilfshandsteuerung 80 versehen. Zu dieser Steuerung gehört ein Hebel 81 und ein Gestänge 82, das an der Stange 26 angreift. Die Fernsteuerung nach der Erfindung wirkt wie folgt : Bevor man den Holm in Gang setzt, stellt man die Anschläge 47,47a auf der Teilung 44 derart ein, dass ihr Abstand der gewünschten Hublänge des Holmes entspricht. Dann ergreift man den Griff 65 und schiebt ihn in Richtung auf den Anschlag 47a mit einer Geschwindigkeit herab, die man nach bestem Ermessen der Sollgeschwindigkeit des Holmes 11 entsprechend bemisst. Bei dieser Abwärtsbewegung des Handgriffes bewegt sich die Kette 62 entsprechend.
Da vorerst der Holm und die Kette 55 noch stillstehen, wälzt sich das Kettenrad 70 an der Kette 55 ab und bewegt sich dabei abwärts und schaltet mittels der Stange 26 den Hilfssteuerschieber 21 und die beiden Kolben 105 und 106 ein. Wie bereits beschrieben, hat das zur Folge, dass der Zylinder 25 mit dem Druckmittel beaufschlagt wird und dass der Tauchkolben 24 nach rechts geht. Dadurch wird die Welle 22 in einer Richtung gedreht, welche eine solche Verstellung des Hauptsteuerschiebers 20 bewirkt, dass die Druckflüssigkeit dem Hauptzylinder der Presse 10 zugeleitet wird und den Holm 11 abwärts laufen lässt.
Das hat aber zur Folge, dass sich die Kette 52 in Bewegung setzt und ihrerseits die Kette 55 und den Zeiger 57 gegenüber der Teilung 43 verstellt. Dadurch wird die jeweilige Stellung des Holmes während dessen Abwartshubes angezeigt. Die Abwärtsbewegung des Mittelpunktes des Kettenrades 70 entspricht also dem Unterschied der Verschiebung des Griffes 65 gegenüber der Verschiebung des Zeigers 57 und somit gegenüber der wirklichen Bewegung des Holmes 11. Läuft der Holm 11 mit einer Geschwindigkeit, die der gewünschten Geschwindigkeit, d. h. der Verstellgeschwindigkeit des Griffes 65, entspricht, dann geht das Kettenrad 70 weder aufwarts noch abwärts, und mithin bleibt die Einstellung des Hilfssteuerschiebers 21 und damit auch die Einstellung des Hauptsteuerschiebers 20 unverandert.
Erfolgt aber die Abwärtsbewegung des Holmes 11 langsamer als diejenige des Griffes 65, dann führen das Kettenrad 70 und dessen Lagerzapfen 71 eine abwärts gerichtete Differentialverschiebung aus, durch welche der Hilfssteuerschieber 21 betätigt wird. Dadurch wird aber der Hauptsteuerschieber 20 verstellt.
Die Folge ist eine Zunahme des hydraulischen Druckes im Zylinder der Presse und somit eine Beschleunigung des Holmes. Diese Steuerwirkung währt an, bis der Lauf des Holmes der gewünschten Bewegung entspricht. Wenn das der Fall ist, hort die Abwartsbewegung des Kettenrades 70 und des Lagerzapfens 71 auf.
Der umgekehrte Vorgang tritt ein, falls sich der Holm der Presse schneller abwärts bewegt als der Griff 65 abwärts verstellt wird. Dann gehen das Kettenrad 70 und der Lagerzapfen 71 aufwärts, und der Hilfssteuer- schieber 21 und durch ihn der Hauptsteuerschieber 20 werden so betatigt, dass der hydraulische Druck im Zylinder der Presse abnimmt und daher der Holm verzögert wird. Diese Verzögerung währt so lange, bis die Geschwindigkeit des Holmes der gewünschten Geschwindigkeit entspricht.
Die beschriebenen Berichtigungen der Laufgeschwindigkeit des Holmes in der einen oder andern Richtung werden selbsttätig während des Hubes des Holmes 11 bewirkt. Mithin folgt der Holm bei seinem ganzen Hube der Verschiebung des Griffes 65. Mit andern Worten ausgedrückt bedeutet dies, dass der Griff 65 gewissermassen den Holm 11 führt.
Am Ende des Pressenhubes trifft der Griff 65 auf den Anschlag 47 oder 47a, wodurch die Kette zum Stillstand gebracht wird. Da zunächst der Hilfssteuerschieber 21 und der Hauptsteuerschieber 20 ihre Eintellungen in diesem Augenblick nicht ändern, setzt der Holm 11 seine Bewegung noch etwas fort, so dass
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das Kettenrad 70 sich auf der Kette 62 aufwärts abwälzt und dadurch über die Stange 26 den Hilfssteuerschieber 21 und durch ihn den Hauptsteuerschieber 20 verstellt, bis dadurch der Zufluss der Druckflüssigkeit zum Zylinder der Presse unterbrochen ist und der Holm stillgesetzt ist.
Die Bremsvorrichtung 90 sorgt dafür, dass man den Griff 25 nicht zu schnell verstellen kann, sondern eine Geschwindigkeit einhalten muss, welcher der Holm 11 auch mit Sicherheit folgen kann. So wird jedenfalls das Bremsgerät 90 vor Ingangsetzen der Presse eingestellt. Die Bremse muss also auf eine Geschwindigkeit eingestellt werden, die nicht grösser und am besten etwas kleiner als die höchste zulässige Laufgeschwindigkeit der Presse ist.
Wie bereits erwähnt, dauert der Lauf des Holmes 11 nach Anlangen des Handgriffes 65 2n dem Anschlag 47 oder dem Anschlag 47a noch für kurze Zeit fort. Der während dieser kurzen Zeit zurückgelegte zusätzliche Weg des Holmes ist bei einer gegebenen Presse stets ungefähr gleich. Er lässt sich dadurch berücksichtigen, dass man die Striche der Teilung 44 gegenüber der Teilung 43 entsprechend versetzt oder dass man die Anschläge 47 oder 47a auf der Teilung 44 entsprechend einstellt. Dann bleibt der Holm 11 in dem gewünschten Abstand von dem Gegenlager der Presse stehen.
Gewöhnlich bestimmen die Anschläge 47 und 47a den gewünschten Hub-des Griffes 65 und somit auch denjenigen des Holmes 11. Man kann daher den Holm über eine durch diese beiden Anschläge bestimmte feste Stelle nicht laufen lassen. Da die Anschläge aber gelöst werden können, kann man im Bedarfsfall den Griff 65 weiterverschieben, so dass man ausnahmsweise den Holm 11 auch über die zuvor eingestellten Hubenden hinweglaufen lassen kann, wenn man dies wünscht.
Die Hilfshandsteuerung 80 bietet die Möglichkeit, den Zufluss des Druckmittels zu den Pressenzylindern augenblicklich abzuschalten, wenn dies im Notfalle geschehen muss.
Ein wichtiges Merkmal der Erfindung liegt darin, dass man den Griff 65 während des ganzen Pressen-. hubes stetig verstellen kann und dass dabei die Geschwindigkeit dieses Griffes die Laufgeschwindigkeit der Presse bestimmt, so dass man also den Holm 11 während seines Hubes führen kann. Die Erfindung bietet auch die Möglichkeit, den Holm nach Zurücklegen eines bestimmten Hubes selbsttätig stillzusetzen, und schliesslich wird verhindert, dass die Laufgeschwindigkeit des Holmes die zulässige Höchstgrenze überschreitet.
Die Erfindung bietet daher dem Bedienungsmann die Möglichkeit, seine volle Aufmerksamkeit dem Fortgang des Pressvorganges zuzuwenden und ausserdem den Holm genau oder annähernd mit der zulässigen Höchstgeschwindigkeit laufen zu lassen, so dass man mit der Presse eine grössere Anzahl von Arbeitshüben in gegebener Zeit ausführen kann. Das bedeutet aber, dass man die Blöcke nicht so oft von neuem erhitzen muss, worin ein wichtiger Fortschritt zu erblicken ist.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Fernsteuerung der Bewegung des Presswerkzeuges hydraulischer Pressen, deren das Werkzeug tragender Holm sich unter Flüssigkeitsdruck gegenüber einem ortsfesten Gegenhalter bewegt, dadurch gekennzeichnet, dass ein Hilfsantrieb (24, 24a) zum Regeln der Strömung der Druckflüssigkeit, welche den das Werkzeug (lla) tragenden Holm (11) verstellt, durch ein mechanisches Differentialwerk (55, 62, 70, 71) steuerbar ist, dessen eines Glied (55) durch die Bewegung des Holmes (11) und dessen zweites Glied (61) von Hand verstellbar ist, während das dritte mit der Steuerung (21) des Hilfsantriebes (24, 24a) verbunden ist und entsprechend einer Abweichung zwischen den Geschwindigkeiten des ersten und des zweiten Differentialgliedes den Hilfsantrieb derart in Gang setzt,
dass dieser die Abweichung durch Beeinflussung der Laufgeschwindigkeit des Holmes (11) null werden lässt.