DE2128867A1 - Überlastungssicherung für die Antriebselemente von Pressen - Google Patents

Description

Anmelder: GÖppingen, den S, Juni 1971

PG 9003 Se/f L. SCHÜLER GmbH

732 GÖppingen
Bahnhofstr. 41-67

Beschreibung zur Patentanmeldung betreffend

Überlastungssicherung für die Antriebselemente von Pressen

Die für die Festigkeitsberechnung einer Presse maßgebende Nennpreßkraft ist nur ab dem Punkt des Hubes bzw. ab dem Kurbelwinkel bis zum unteren Totpunkt zulässig, für den sie angegeben ist. Dieser Bereich heißt Nennpreßkraftweg. Bei Oberschreiten der Nennnreßkraft werden die stehenden und die hin- und hergehenden Teile überbeansprucht. Oberhalb des Nennpreßkraftweges wird nicht zuerst die Festigkeit dieser Teile, sondern die der umlaufenden Teile der Presse überschritten. Drehmomentbegrenzungen schützen jedoch nur die umlaufenden Teile bis zum Beginn des Nennpreßkraftweges. Da im Nennpreßkraftbereich selbst kleinste Drehmomente unzulässig große Kräfte hervorrufen können, kann die Presse allein durch Begrenzen des Drehmomentes nicht mehr geschützt werden; deshalb sind Überlastungssicherungen vorgesehen, die auf die Nennpreßkraft ansprechen, sich unmittelbar im Kraftfluß befinden und bei Überschreiten der zulässigen Preßkraft nachgeben, unter Umständen auch die Kupplung ausschalten,

IJa die bekannten, meist hydraulischen, Überlastungssicherungen aber nur im sog. Nennpreßkraftbereich die Antriebselemente wirksam schützen, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Überlastsicherung für die Antriebselemente von Pressen, insbesondere für den Blechhalterstößel von Ziehpressen, bei welchen die Preßkraft über ein Druckmedium auf den Stößel übertragen

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wird, derart auszubilden bzw. zu steuern, daß sie Über den gesamten Arbeitshub des Pressenstößels wirksam ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Größe der Druckkraft in Abhängigkeit der Momentenkennlinie über den gesamten Arbeitshub des Antriebspleuels zwangs gesteuert ist.

Hierbei kann eine ortsfeste Steuerkurve und ein vom Pressenstößel im Sinn einer Belastung der Druckregelvorrichtung an der Steuerkurve entlang führbares Gestänge vorgesehen sein. Wird als Druck rege !vorrichtung ein Druckübersetzer verwendet, der auf der einen Seite mit dem.Druckölbehälter verbunden und auf der anderen Seite von Druckluft beaufschlagt ist, dann kann der Druckübersetzer erfindungsgemäß durch das Gestänge im Sinn einer Vergrößerung der Druckluftbeaufschlagung belastbar sein. Das kann durch ein die Druckluftbeaufschlagung vergrößerndes Druckmittel erfolgen. Hierfür kann eine Zylinder-Kolben-Anordnung dienen, deren Zylinder oder Kolben durch das Gestänge bewegbar und dessen Druckmittel auf der Seite des Druckübersetzers wirksam ist, die der von Druckluft beaufschlagten Seite gegenüberliegt.

Ebenso ist es möglich, den erforderlichen Kurvenverlauf elektrisch nachzubilden, indem man beispielsweise über die Steuerwalze in Abhängigkeit des jeweiligen Kurbelwinkeis der Pressenhsuptwelle entweder mit einem Rechner ebenfalls stufenlos die ψ ßruckwaage steuert oder stufenweise über eine Anordnung mehrerer Stufenschalter, Windkessel und VentiIe beeinflußt; wesentlich ist bei alle* darüber hinaus noch denkbaren Systemen immer die zwangsweise Steuerung über den gesamten Abwärtshub des Pressenstößels.

Die Zwangssteuerung ist daher nicht auf die hydraulische Überlastsicherung beschränkt, sondern könnte auch auf die druckmittelbetätigte Hauptkupplung wirken.

Ein mechanisches Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

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In bekannter Weise enthält ein Pressenstößel 1 einen Druckölbehälter 2, in dessen* oberem Teil ein an einer Gelenkpfanne 3 befestigter Kolben 4 geführt ist. Ein Antriebspleuel S des Preeenantriebes ist durch einen Zapfen 6 an der Gelenkpfanne 3 angelenkt» deren Bewegung nach unten durch eine Stirnfläche 7 des Druckölbehälters 2 und nach oben durch einen am Pressenstößel befestigten Flanschring « begrenzt ist. Beim Rückhub wird der Pressenstößel 1 durch die vom Antriebspfcuel S über den Zapfen mitgenommene und sich mit ihrer Oberseite gegen die Unterseite des Flansch ringes S legende Gelenkpfanne 3 angehoben. Während des Arbeitshubes liegt die Gelenkpfanne an dem Flansch ring durch den Druck im Druckölbehälter 2 an durch den die Gelenkpfanne über den Kolben 4 mit nach oben .gedrückt wird. Oberschreitet die auf den Pressenstößel 1 ausgeübte Kraft die auf den Kolben wirkende Kraft des Öldruckes, dann bleibt der Pressenstößel stehen, während sich der Antriebspleuel 5, die Gelenkpfanne 3 und der Kolben 4 noch um einen geringen Weg weiter nach unten bewegen.

In eine beispielsweise von einer ölpumpe gespeiste, zu dem Druckölbehälter 2 führende Ölleitung 9 mündet ein eine Druckrege !vorrichtung gemäß dem Hauptansnruch bildender Druckübersetzer 10, Diese Druckregelvorrichtung kann jedoch euch anders ausgebildet sein. Ein in einem Zylinder 11 des Druckübersetzers 10 geführter Kolben 12 ist auf der einen Seite 13 mit Druckluft beaufschlagt und seine Kolbenstange 14 in einer an die Ölleitung 9 angeschlossenen Buchse 15 geführt. Die Druckluft ist so hoch gespannt, daß sie zusammen mit dem in der Ölleitung 9 herrschenden Druck der Nennpreßkraft oder der für das Werkzeug zulässigen Kraft entspricht oder etwas unterhalb dieser Kräfte liegt. Bewegen sich der Pressenstößel 1 und der Kolben 4 bei öberfchreiten der Nennpreßkraft in der vorstehend beschriebenen Weise unter Oberwinden des Druckes des Druckübersetzers 10 und des Öldruckes nach unten, dann werden der Kolben 12 und die Kolbenstange 14 des Druckübersetzers 10 nach oben gedrückt. Es kann ein ein Magnetventil öffnender Mikyokontakt vorgesehen sein, der unmittelbar nach Beginn dieser Bewegung selbsttätig geschaltet wird, so daß die Luft im Druckübersetzer entweicht, tk « Kolben canz zurück^tdrückt und der ölrückleuf freigegeben werde , wodurch gleichzeitig der Antriebspleuel 5 ent-

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lastet wird. In dieser bekannten Weise spricht die überlastungssicherung jeweils nur dann an, wenn der Pressenstößel 1 auf einen die Nennpreßkraft übersteigenden Widerstand trifft.

Um jedoch den Druckübersetzer erfindungsgemäß während des gesamten Arbeitshubes steuern zu können, so daß die Überlastungssicherung jederzeit bei einer vorgewählten Preßkraft des Pressenstößels 1 anspricht, sind eine ortsfeste, beispielsweise am Pressengestell 16 befestigte Steuerkurve 17 und eine Zylinder-Kolben-Anordnung IS vorgesehen, durch die der Druckübersetzer belastet werden kann. Eine an einer Stange 19 des im Zylinder 20 geführten Kolbens 21 angeordnete Rolle 22 liegt durch auf der der Stange 19 abgekehrten Kolbenseite 23 wirkende Druckluft ständig an der Steuerkurve 17 an. Diese Kolbenseite 23 ist über eine Leitung 24 mit der Unterseite 25 des Kolbens 12 des D ruck übe rs et ze rs 10 verbunden, der ebenso wie die Zylinder-Kolben-Anordnung 18 am Pressenstößel 1 angeordnet ist. Gelangt die Rolle 22 während des Arbeitshubes des Pressenstößels 1 aus dem etwa gerade verlaufenden Abschnitt der Steuerkurve 17 in den gekrümmten Abschnitt, vgl. die Rolfenstellung gemäß der Zeichnung, so werden Rolle 22, Stange 19 und-Kolben 21 zunehmend nach rechts bewegt. Hierdurch wird die der druckluftbeaufschlagten Seite 13 gegenüberliegende Unterseite 25 des ' Druckübersetzer* 10 infolge Vergrößerns des von der Kolben seite 23 begrenzten Zylinderraumes entlastet und dadurch der Kolben 12 belastet. Es wird somit entsprechend dem Verlauf der Steuerkurve 17 während des Pressenhubes die auf die Kolben-

* stange 14 wirkende Kraft verändert, die sich aus der Diffe»

renz/der auf den Kolben 12 wirkenden Kräfte ergibt. Das sind die konstante Kraft auf der Koibenseite 13 und die über die Steuerkurve abhängig von der Volumenänderung in der Zylinder-Kolben-Anordnung 18 veränderliche Kraft auf der Unterseite

Der Verlauf der Steuerkurve 17 entspricht der zulässigen Belastbarkeit einzelner Antriebsteile abhängig von der Stößelbzw, Blechhalterstellung,

Di« Wirkungsweise dieser überlastungssicherung entspricht zwar auch der der vorstehend erläuterten bekannten Sicherung, je doch ist die Änsprechkraft der erfindungsgemäßen Sicherung darüber hinaus durch die erwähnte Differenzkraft auf den

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Kolben 12 bestimmt und damit eine Funktion des Verlaufes der Steuerkurve 17 und des Stößelhubes.

Die Steuerkurve, durch die die Presse jede gewünschte Kraft-Weg-Charakteristik erhalten kann, ist beim Ausführungsbeispiel so ausgelegt, daß der Druckübersetzer zunächst nur wenig, dann bis zum Beginn N des Nennpreßkraftweges zunehmend belastet wird. Die bei Erreichen dieses Punktes erzielte Belastung des Druckübersetzers entspricht der Nennpreßkraft. Infolge des senkrechten Verlaufes der Steuerkurve von N bis zum unteren Totpunkt UT bleibt dieses Kräfteverhältnis aufrechterhalten. Dieser Kurvenverlauf sichert eine Kurbel- oder Exzenterpresse gegen Überlastung auch bis zum Beginn des Nennpreßkraftweges, da in diesem Hubbereich die zulässige Preßkraft wegen der ,Kinematik mechanischer Pressenantriebe kleiner ist als die Nennpreßkraft. Diese bevorzugte Eigenschaft der beliebigen Steuerbarkeit des Ansprechdruckes der Druckregelvorrichtung nach Stößelstellung und Kraft, die bekannte, nicht steuerbare Druck rege !vorrichtungen nicht aufweisen, wirkt sich vorteilhaft beispielsweise im Antrieb des Ziehstößels von Blechziehpressen aus. Hier dürfen z.B. durch hohe Werkstücke bedingte, vom üblichen Kraftverlauf der Stößelkräfte abweichende Ziehkräfte nicht überschritten werden. Zur Schonung der Ziehwerkzeuge und des Ziehstößels kann daher die Überlastungssicherung auch schon vor Erreichen des Nennpreßkraftweges ansprechen.

Insbesondere ist die Erfindung für Antriebe vorteilhaft, bei denen sich die Belastbarkeit während des Hubes, bedingt durch ihre kinematischen Verhältnisse, beträchtlich ändert, beispielsweise bei Blechhalterantrieben in Ziehpressen.

Die Erfindung ist mit den gleichen Vorteilen auch bei hydraulischen Pressen anwendbar.

(Stand der Technik: Handbuch für die spanlos· Formgebung»

4. erweiterte Auflage 1964, h«rausgegeben von der Anaelderin, Seiten 186 - 189 und 200 - 206)

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Claims (4)

1. Patentansprüche '

   .!überlastungssicherung für die Antriebselemente von Pressen, insbesondere für den Blechhalterstößel von Ziehpressen, bei welchen die Preßkraft über ein Druckmedium auf den Stößel übertragen wird,

   dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der Druckkraft in Abhängigkeit der Momentenkennlinie über den gesamten Arbeitshub des Antriebspleuels zwangsgesteuert ist.
2. 2. Überlastsicherung nach Anspruch 1,

   gekennzeichnet durch eine ortsfeste dem Momentenverlauf angepaßte Steuerkurve und ein vom Pressenstößel mit dem Druck- ^ medium in Verbindung stehendes an der Steuerkurve entlang

   geführtes Gestänge,
3. 3. Überlastsicherung nach Anspruch 1 ,

   gekennzeichnet durch elektrische Elemente zur Nachbildung der Momentenkennlinie und Zwangssteuerung in Abhängigkeit der Winkelstellung der Pressenwelle,
4. 4. Überlastsicherung nach den Ansprüchen 1 - 3 ,

   dadurch gekennzeichnet, daß die Zwangssteuerelemente auf das hydraulische Kissen des Pressenstößels wirken.

   • Überlastsicherung nach den Ansprüchen 1 - 3 ,

   dadurch gekennzeichnet, daß die Zwangssteuerelemente auf die druckmittelbetätigte Kupplung wirken.

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