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Transpor tmechanismus
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Die Erfindung betrifft einen Förder- oder Transport mechanismus für
die aufeinanderfolgende Überführung von Gegenständen bzw. Werkstücken in einer (bestimmten)
Richtung, insbesondere für eine Schmiedepresse mit mehreren in einer Reihe angeordneten
Gesenken zur fortlaufenden Überführung von Rohlingen von einer Aufnahmestelle vom
ersten Gesenk zum anschließenden zweiten Gesenk.
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Ein bisheriger, für diesen Zweck vorgesehener Transportmechanismus
verwendet zwei im wesentlichen parallele Vorschubstangen (feed bars), mehrere an
deren gegenüberstehenden Flächen angeordnete Spannbacken, eine Einrichtung zur Lagerung
der Stangen für Bewegung in drei zueinander senkrechten Richtungen und drei voneinander
unabhängige Antriebe, die in zeitlicher Abstimmung, d.h. im Takt betätigbar sind,
um die zyklische Bewegung der Vorschubstangen aufeinanderfolgend in den drei Richtungen
hervorzubringen. Im Betrieb werden die beiden Vorschubstangen gegeneinander bewegt,
um je zwei gegenüberstehende Spannbacken zwischen sich einen Rohling erfassen zu
lassen. Sodann werden die Stangen aufwärts bewegt, so daß die zwischen den paarweise
angeordneten Spannbacken erfaßten Werkstücke oder Rohlinge gleichzeitig angehoben
werden. Danach werden die Stangen über eine vorbestimmte Strecke vorwärtsbewegt,
hierauf auf eine vorbestimmte Höhe abgesenkt und dann zur Freigabe aller Rohlinge
auseinanderbewegt. Schließlich werden die Vorschubstangen in die Ausgangsstellung
zurückgeführt.
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Bei diesem bisherigen Förder- oder Transportmechanismus besteht jeder
Antrieb aus einer Antriebswelleneinrich-
tung mit einer durch die
Antriebskraftquelle der Presse oder durch einen gesonderten Elektromotor angetriebenen
Welle und mehreren an dieser Welle montierten Steuerkurven oder Nocken und Zahnrädern,
einer Anzahl von Hebeln, Lenkern und Übertragungswellen, die in Abhängig keit von
der Bewegung der Antriebswelleneinrichtung zu arbeiten vermögen, sowie einer Anzahl
von pneumatischen bzw. Druck'aft-Zylindern, welche die Hebel in Eingriff mit den
Steuerkurven bzw. Nocken bringen.
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Bei diesem bisherigen Mechanismus werden die Vorschubstangen mit Geschwindigkeiten
betrieben, die durch die Konturen der Steuerkurven bzw. Nocken bestimmt werden.
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Auf diese Weise kann eine sehr gleichmäßige, sanfte Bewegung der Vorschubstangen
ohne wesentliche Stöße oder Schwingungen erreicht werden. Infolgedessen werden verschiedene
Förder- bzw. Übertragungsstörungen, wie fehlerhaftes Verspannen der Rohlinge durch
die Backen, Herunterfallenlassen der Rohlinge bei der Überführung usw., in vorteilhafter
Weise vermieden.
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Dieser bisherige Transportmechanisumus ist jedoch mit den folgenden
Nachteilen behaftet: 1. Da die Hebel, Lenker und andere gleitende Teile, die durch
die Steuerkurven betätigt werden, eine ausreichend große Steifheit besitzen müssen,
erhält die Gesamtanordnung dieser Teile ein großes Gewicht, durch welches sie in
der Praxis Beschränkungen bezüglich einer Erhöhung der Arbeitsgeschwindigkeit des
Transportmechanismus unterworfen ist. 2. Es muß betont werden, daß dieser bisherige
Transportmechanismus des rein mechanisch angetriebenen Typs einen für praktische
Zwecke unannehmbar komplizierten Aufbau besitzt, welcher Wartung arbeits-und zeitaufwendig
gestaltet und hohe Baukosten bedingt.
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Zur Vermeidung dieser Nachteile wurde bereits vorge-
schlagen,
die Vorschubstangen hydraulisch zu betätigen.
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In diesem Fall erfolgt jedoch die Steuerung von Zufuhr und Abfuhr
von Hydrauliköl zu und von den Hydraulikzylindern für den Antrieb der Vorschubstangen
mittels eines. Wählventils zum Umschalten der Strömungsrichtung des von einer Hydraulikpumpe
gelieferten Öls (Hydraulikflüssigkeit). Die Bewegung der Vorschubstangen in jeder
Richtung erfolgt daher vom Anfang bis zum Ende jeder Bewegung mit konstanter Geschwindigkeit,
und die Bewegungen werden diskontinuierlich durch das Umschalten von Ventilen nach
Maßgabe von Begrenzungs- bzw#Endsignalen durchgeführt, so daß im Betrieb dieses
Transportmechanismus unweigerlich Stöße und Schwingungen auftreten. Zur Vermeidung
solcher Stöße und Schwingungen ist es erforderlich, das Öffnen der Ventile während
einer sehr kurzen Zeitspanne äußerst feinfühlig (delicately) zu steuern. Eine solche
Steuerung ist allerdings vom technischen Standpunkt ziemlich schwierig zu realisieren,
und sie erfordert eine höchst komplizierte und aufwendige Steuervorrichtung lediglich
für diesen Zweck.
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Aufgabe der Erfindung ist damit insbesondere die Schaffung eines verbesserten
Transportmechanismus, der unter Vermeidung der den bisherigen Mechanismen dieser
Art anhaftenden Mängel sicher und zuverlässig und unter Vermeidung jeglicher Stöe
oder Schwingungen arbeitet und weniger kompliziert aufgebaut ist.
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Diese Aufgabe wird durch die in den beigefügten Patentansprüchen gekennzeichneten
Merkmale gelöst.
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Beim erfindungsgemäßen Transportmechanismus erfolgt die Verschiebung
der Vorschubstangen in jeder Richtung durch einen unabhängigen Hydraulik-Zylinder,
der durch eine nockenbetätigte Hydraulikpumpe mit dem Arbeitsmedium beschickbar
ist.
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Die Nocken für die Betätigung der einzelnen Hydraulikpumpen sitzen
mit vorbestimmten Phasenverschiebungen auf einer gemeinsamen Antriebswelle, so daß
die Hydraulikzylinder für den Antrieb der Vorschubstangen bei Antrieb der Antriebswelle
durch eine geeignete Antriebskraftquelle aufeinanderfolgend in einer vorbestimmten
Sequenz (Takt) mit Geschwindigkeiten aktiviert werden, die sich entsprechend den
Nockenkonturen ändern.
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Erfindungsgemäß kann auf diese Weise die gewünschte Geschwindigkeitssteuerung
oder -regelung der-Vorschubstangen bei jedem Arbeitszyklus erreicht werden, so daß
eine gleichmäßige, ruckfreie und sichere Überführung der aufeinanderfolgenden Rohlinge
gewährleistet wird.
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Darüber hinaus kann der gesamte Mechanismus einen vereinfachten Aufbau
bei verringertem Gewicht besitzen: hieraus ergeben sich verschiedene weitere Vorteile,
wie höhere Arbeitsgeschwindigkeit geringere Herstellungskosten und einfachere Wartung
und Instandhaltung.
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Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand
der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 einen lotrechten Schnitt
durch die Gesamtanordnung eines Transportmechanismus -mit Mer-kmalen nach der Erfindung,
Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie II-II in Fig. 1, Fig. 3 eine schematische Schnittansicht
von nockenbetätigten Hydraulikpumpen mit dem zugeordneten Antriebssystem, Fig. 4
ein Schaltbild einer beispielhaften Hydraulikanlage beim erfindungsgemäßen Transportmechanismus,
Fig.
5 eine schematische Darstellung der Bewegung bahnen der durch den erfindungsgemäßen
Antriebsmechanismus angetriebenen Vorschubstangen, Fig. 6 ein Schaltbild einer anderen
Ausführungsform der Hydraulikanlage, Fig. 7 ein Schaltbild einer Abwandlung eines
Teils der Hydraulikanlage nach Fig. 6, Fig. 8 ein Schaltbild einer weiteren Ausführungsform
der Hydraulikanlage, Fig. 9 ein Schaltbild noch einer anderen Ausführungsform der
Hydraulikanlage, Fig. 10 eine Fig. 1 ähnelnde Darstellung des erfindungsgemäßen
Transportmechanismus mit integrierten hydraulischen und pneumatischen Zylindern
beim Ausführungsbeispiel der Hydraulikanlage gemäß Fig. 9, Fig. 11 eine (schematische)
Schnittansicht einer Abwandlung eines Hydraulikzylinders bei der Hydraulikanlage
nach Fig. 9, Fig. 12 eine Schnittansicht einer weiteren Abwandlung eines Hydraulikzylinders
bei der Hydraulikanlage nach Fig. 9 und Fig. 13 ein Schaltbild noch einer weiteren
Ausführungsform der Hydraulikanlage.
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Bei der in den Fig. 1 bis 4 dargestellten Ausführungs form der Erfindung
sind zwei Transport- bzw. Vorechubstangen 1 an ihren gegenüberstehenden Flächen
mit|einander paarweise gegenüberstehenden Spannbacken 2 versehen und an ihren Enden
in entsprechenden, zugeordneten Lagern 3 verschiebbar geführt. Hubrahmen 5 sind
in einem Rahmen 4 lotrecht bewegbar geführt. In den Hubrahmen 5 ausgebildete Öffnungen
6 dienen zur Führung der Vorschubstangen#Lager 3 in waagerechter# Richtung, d.h.
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senkrecht zu den Vorschubstangen 1. Ein am Hubrahmen 5 montierter
Vorschub-Zylinder 7 dient zum Vor- und Zurückschieben der betreffenden Vorschubstange
1 und weist eine Kolbenstange 8 auf, die mit einer an den Vorschubstangen 1 angreifenden
Quer stange 9 verbunden ist.
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Am Hubrahmen 5 montierte Spannzylinder lOR, lOL dienen zur Verschiebung
der Vorschubstangen 1 aufeinander zu und voneinander hinweg, um die an den Vorschubstangen
1 angebrachten Spannbacken 2 jeweils ein Werkstück bzw.
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einen Rohling erfassen oder freizugeben zu lassen. Die Kolbenstange
11 jedes Spannzylinders ist mittels eines Stifts oder Zapfens 13 an den einen Enden
zweier Lenker 12 gleicher Länge angelenkt, wobei diese Lenker 12 ihrerseits mit
den anderen Enden an den Vorschubstangen-Lagern 3 angelenkt sind. Die lotrechte
Bewegung der Hubrahmen 5'wird durch Hubzylinder 14R, 14L hervorgebracht.
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Im folgenden ist anhand von Fig. 4 der Hydraulikkreis für die sequentielle
Betätigung des Vorschubzylinders 7, der Spannzylinder lOR (und lOL) sowie der Hubzylinder
14R (und 14L) erläutert.
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Bei diesen Zylindern handelt es sich um doppelt-wirkende Zylinder
mit jeweils einer Rücklaufkammer 7', lOR', lOLt, 14R', 14L', die über eine Leitung
17 mit einem Rückschlagventil 19 und einem solenoidbetätigten Wählventil
18
an eine Hydraulikpumpe 38 angeschlossen ist, welche ihrerseits durch einen Motor
37 antreibbar ist. In der Leitung 17 ist außerdem ein zum Rückschlagventil 19 parallelgeschaltetes
Drosselventil 20' vorgesehen. Die Vorlaufkammern 7", lOR", lOL", 14R", 14L" der
betreffenden doppelt-wirkenden Hydraulikzylinder sind über Leitungen 16 mit hydraulischen
Nockenpumpen 262 27, 28, 29 bzw 30 verbunden, die durch umlaufende Nocken 21, 22,
23, 24. bzw. 25 betätigbar sind. Die Leitungen 16 sind über die betreffenden Rückschlagventile
15 mit einem Überdruckventil 36 verbunden und außerdem an eine durch einen Motor
37' angetriebene Hydraulikpumpe 38' mittels einer Leitung 17' über zugeordnete Rückschlagventile
34' angeschlossen. Der Speisedruck der Hydraulikpumpe 38 wird durch ein Überdruckventil
35 auf einem vergleichsweise hohen Wert gehalten, während das Überdruckventil 35'
den Liefer- bzw Speisedruck der Hydraulikpumpe 38' auf einem vergleichsweise niedrigen
Pegel hält.
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Wie aus Fig. 3 hervorgeht, sind die umlaufenden Nocken 21, 22, 24
mit vorbestimmten Phasen unterschieden auf der Nockenwelle 31 montiert, während
die Nocken 23 und 25 auf derselben Nockenwelle 31 phasengleich, d.h. in denselben
Winkelstellungen, zu den Nocken 22 und 24 sitzen Gemäß Fig. 3 ist eine Antriebskraftquelle
32 für den Antrieb der Nockenwelle 31 vorgesehen. Die Antriebskraftquelle 32 kann
jedoch weggelassen werden; wenn die Nockenwelle 31 durch den Antrieb der Schmiedepresse
in Drehung versetzt wird.
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Bei 33 sind Drehschalter angedeutet, die in derselben Phasenlage bzw.
Winkelstellung wie die betreffenden Nocken mit der Nockenwelle 31 verbunden sind.
Wenn einer dieser Schalter schließt, wird das zugeorndete
solenoidcetätigte
Wählventil 18 an Spannung gelegt, um das Arbeitsmedium von der Rücklaufkammer 7',
lOR', lOL', 14R' bzw. 14L' zu einem Behälter abzulassen.
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Beim Öffnen des Drehschalters 33 wird dagegen das (betreffende) Wählventil
18 betätigt, um das von der Hydraulikpumpe 38 gelieferte Arbeitsmedium in die Rücklaufkar~tter
des zugeordneten Zylinders einströmen zu lassen.
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Beim Transportmechanismus gemäß dieser Ausführungsform werden die
Vorschubstangen auf nachstehend zu erläuternde Weise in einer vorbestimmten Sequenz
bzw.
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einem vorbestimmten Takt betätigt.
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Zunächst werden'die Elektromotoren 37 und 37' eingeschaltet, um die
Hydraulikpumpen 38 bzw. 38' anzutreiben.
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Das von der Hydraulikpumpe 38 gelieferte Druckmittel wird über die
solenoid#betätigten Wählventile 18 und die Rückschlagventile 19 zu den Rücklaufkammern
7', lOR', lot', 14R', 14L' der Zylinder zugeführt, so daß diese Zylinder ihre Kolbenstangen
einfahren. Gleichzeitig wird das in den Vorlaufkammern 7",10R", lOL", l4R", 14L"
befindliche Arbeitsmittel in die Zylinder der nockenbetätigten Hydraulikpumpen 26
bis 30 ausgepresst, so daß die Kolbenstangenenden 26' bis 30' der Hydraulikpumpen
gegen die Umfangsflächen der Nocken 21 bis 25 angepresst werden.
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Sodann wird die Nockenwelle 31 im Gleichlauf mit dem Antrieb der Presse
in Drehung versetzt, so daß sich die Nocken 21 bis 25 drehen. Hierbei wird die nockenbetätigte
Hydraulikpumpe 26 durch die Berührung zwischen ihrem Kolbenstangenende 26' und der
Umfangsfläche des Nockens 21 in Betrieb gesetzt. Gleichzeitig wird der Drehschalter
33 aktiviert, so daß das Wählventil 18 umgeschaltet wird, um das Arbeitsmedium aus
der Rücklaufkammer 7' des Vorschubzylinders 7 austreten zu lassen. Sodann
wird
das Druckmittel von der Pumpe 26 zur Vor laufkammer 7" des Vorschub-Zylinders 7
zugeführt; wenn hierauf der Druck in der Vorlaufkammer 7" über den Druck in der
Rücklaufkammer 7' ansteigt, arbeitet der Vorschub-Zylinder 7 mit einer Geschwindigkeit,
die sich in Abhängigkeit von der Drehzahl des Nocken 21 und seiner Kontur ändert,
wobei die Vorschubstangen 1 vorgeschoben werden Zwischenzeitlich wird das Arbeitsmedium
aus der Rücklaufkammer 7' über das Drosselventil 20' und das Wählventil l8 in den
Behälter ausgetragen.
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Ein etwaiger Über lauf, der auf die Trägheit der Vorschubstangen und
anderer bewegbarer Teile zurückzuführen wäre, wird durch die Wirkung.des Drosselventils
20' verhindert.
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Bei der weiteren Drehung des Nockens 21 kommt dessen Abflachung in
die Arbeitsstellung, wobei gleichzeitig der Drehschalter 33 zum Rückstellen des
Wählventils 18 öffnet, so daß das von der Hydraulikpumpe 38 gelieferte Druckmittel
in die Rücklaufkammer 7' des Vorschub-Zylinders eingeführt wird und letzterer unter
Zurückziehung der Vorschubstangen 1 seine Kolbenstange einzieht.
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Die Spannzylinder lOR, lOL sowie die Hubzylinder 14R, 14L werden sodann
aufgrund der Drehung der auf der Nockenwelle 31 sitzenden Nocken 22, 23/Uw, 25,
die mit vorbestimmten Zeitverzögerungen gegenüber dem Betätigungszeitpunkt des Nockens
21 arbeiten, sowie durch die Wirkung der unmittelbar mit der Nockenwelle 31 verbundenen
Drehschalter sequentidl betätigt. Aufgrund der Arbeitsweise dieser Nocken und der
von den Drehschaltern abgegebenen Signale führen, genauer gesagt, die nockenbetätigten
Hydraulikpumpen 27, 28 und 29,30 ihre Hübe aufeinanderfolgend durch, um die Spannzylinder
lOR, lOL sowie die Hubzylinder 14R, 14L auf dieselbe Weise wie bei der Betätigung
des Vor-
schubzylinders 7 anzusteuern und dabei die Spann- und
Freigabebetätigung sowie die Aufwärts- und Abwärtsbewegung der Vorschubstangen 1
herbeizuführen.
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Die Vorschubstangen 1 führen somit eine dreidimensionale Bewegung
mit jeweils einem Schritt des Spannens, Hochfahrens, Vorseniebens, Herabfahrens,
Freigebens und Rücklaufens durch, wobei die Spannbacken an den Vorschubstangen längs
der in Fig. 5 dargestellten Bahnen geführt werden und hierbei aufeinanderfolgend
die Werkstücke bzw. Rohlinge überführen.
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Wenn in der nockenbetätigten Hydraulikpumpe aufgrund einer Undichtigkeit
o.dgl. ein Mangel an Arbeitsmedium vorliegt, wird das Niederdrucköl von der Hydraulikpumpe
38' der nockenbetätigten Hydraulikpumpe bei ihrem Rückhub zugeführt, um den Arbeitsmittelmangel
auszugleichen.
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Bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform-der Erfindung werden
somit mehrere nockenbetätigte Hydraulikpumpen durch Gruppen von Nocken, die mit
vorbestimmten Phasen unterschieden auf einer gemeinsamen Nockenwelle sitzen, sequentiell
angesteuert, während Hydraulikzylinder für den Antrieb der Vorschubstangen durch
das von diesen Hydraulikpumpen gelieferte Hydrauliköl bzw.
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Druckmittel sequentidl aktiviert werden. Die Vorschubstangen werden
auf diese Weise ziemlich gleichmäßig bzw. ruckfrei mit Geschwindigkeiten entsprechend
den Nockenkonturen betätigt, so daß die Werkstücke durch die an den Vorschubstangen
montierten Spannbacken einwandfrei aufeinanderfolgend überführt bzw. weitergefördert
werden. Das geringere Gewicht der bewegbaren Teile ermöglicht außerdem eine höhere
At#beitsgeschwindigkeit des Transpor tmechani smusl wobei der Aufbau des Transportmechanismus
insgesamt im Vergleich zu den bisherigen Mechanismen dieser Art erheblich vereinfacht
ist, so daß auch die Wartungs- und Instandhaltungsarbeiten
vereinfacht
werden Falls der Kolben des Hydraulikzylinders beim Vorwärtshub zum Antreiben der
Vorschubstangen aus irgendeinem Grund dea vorgesehenen Hub nicht durchführen sollte,
steigt der Öldruck in der mit der Vcrlaufkammer dieses Zylinders verbundenen Leitung
abnormal an. Dieser abnormale Druckanstieg wird jedoch durch das Überdruckventil
36 sicher abgelassen, so daß ein Bruch der Leitung vermieden wird Auch wenn in der
nockenbetätigten Hydraulikpumpe aufgrund eines Druckmittelablasses oder einer Undichtigkeit
ein Öl- bzw Druckmittelmangel vorliegt, wird selbsttätig das Niederdrucköl von der
betreffenden Nachfüllpumpe der nockenbetätigten Hydraulikpumpe zugeführt und damit
der Druckmittelmangel behoben, so daß der (betreffende) Hydraulikzylinder einwandfrei
und schnell und ohne Anderung seines Hubs in Betrieb gesetzt wird.
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Die Erfindung ist keineswegs auf den beschriebenen Hydraulikkreis
für den Transportmechanismus beschränkt; vielmehr sind erfindungsgemäß auch andere
Ausführungsformen von Hydraulikkreisen anwendbar.
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Fig 6 veranschaulicht ein anderes Ausführungsbeispiel eines für den
erfindungsgemäßen Transportmechanismus geeigneten Hydraulikkreises Bei dieser Ausführungsform
ist ein Druckspeicher 40 an die Leitungen 17 zwischen der Hydraulikpumpe 38 und
den Rücklaufkammern 7', lOR', lOL', 14R', 14L' der Hydraulikzylinder 7, lORv lOL,
14R bzw. 14L für den Antrieb der Vorschubstangen angeschlossen, während die Kombination
aus den Wählventilen 18, den Rückschlagventilen l9 und den Drosselventilen 20 der
zuerst beschriebenen Ausführungsform des Hydraulikkreises weggelassen ist. Die
Hydraulikpumpe
38 ist über ein Rückschlagventil 39 mit den Leitungen 17 verbunden.
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Die bei der vorher beschriebenen Ausführungsform vorgesehene Niederdrucköl-Nachfüllhydraulikpumpe
38 ist ebenfalls weggelassen, und die Leitungen 16 zwischen den Vorlaufkammern 7",
lOR", lOL", 14R", 14L" der Hydraulikzylinder sowie den zugeordneten nockenbetätigten
Hydraulikpumpen 27 bis 30 sind mit den Leitungen 17 über eine Nachfülleitung 17'
verbunden, die mit Rückschlagventilen 34 und einem Druckminderventil 20 versehen
ist. Ein Druckschalter 41 spricht an, wenn der Innendruck der an den Druckspeicher
40 angeschlossenen Leitung einen vorbestimmten Solldruck übersteigt. Wenn dieser
Schalter geschlossenist, wird der Elektromotor 37 für den Antrieb der Hydraulikpumpe
abgeschaltet.
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Aufgrund des Fortfalls der Wählventile 18 können die gemäß Fig. 3
mit der Nockenwelle 31 verbundenen Drehschalter 33 weggelassen werden. Dieser abgewandelte
Hydraulikkreis ist aufgrund des Vorhandenseins der die Leitungen 16 mit den Leitungen
17 verbindenden Nachfülieitung 17' als geschlossene Schleife ausgebildet. Die anderen
Abschnitte entsprechen im wesentlichen denjenigen bei der zuerst beschriebenen Ausführungsform.
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Im Betrieb wird die Hydraulikpumpe 38 durch den Elektromotor 37 angetrieben,
um im Druckspeicher 40 Hydraulikdruck zu speichern. Wenn der Druck im Drucks#peicher
40 einen vorbestimmten für den Betrieb der Anlage erforderlichen Wert erreicht,
spricht der Druckschalter 41 an, um die Hydraulikpumpe 38 abzuschalten, und dabei
im Druckspeicher 40 einen vorbestimmten Druck aufrechtzuerhalten.
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Der im Druckspeicher 40 herrschende Druck beaufschlagt die Rücklaufkammern
7', lOR', lOL', 14R', 14L' der Bydraulikzylinder, während das in ihren Vorlaufkarnmern
7", lOR", 10%, 14R", 14L" enthaltene Druckmittel zu den nockenbetätigten Hydraulikpumpen
26 bis 30 ausgetrieben wird. Durch dieses Druckmittel werden die Kolben stangenenden
26'bis 30' gegen die Umfangsflächen der Nocken 21 bis 25 angedrückt. Daraufhin ist
der Transportmechanismus betriebsbereit. Wenn sodann die Nockenwelle 31 in Drehung
versetzt wird, werden die nockenbetätigten Hydraulikpumpen 26, 27,28 und 29, 30
wie im Fall der zuerst, beschriebenen Ausführungsform in einer vorbestimmten Sequenz
bzw. in einem vorbestimmten Takt angetrieben, um dabei die Hydraulikzylinder 7,
lOR, lOL und 14R, 14L nach einem vorbestimmten Programm anzusteuern. Das aus den
Rücklaufkammern 7', lOR', lOL', 14R', l4L' jedes Hydraulikzylinders verdrängte Hydrauliköl
bzw. Arbeitsmittel wird in der Druckspeicher 40 zurückgedrückt, welcher dann der
Trägheit der bewegbaren Teile, wie der Vorschubstangen 1, einen Widerstand entgegensetzt
und dabei einen etwaigen Über lauf dieser Teile verhindert. Wenn bei der Weiterdrehung
des (betreffenden) Nockens die Erhebung seiner Nockenkontur über die Angriffstellung
am Kolbenstangenende der zugeordneten nockenbetätigten Hydraulikpumpe hinausläuft,
strömt das im Druckspeicher 40 gespeicherte Druckmittel zur Rücklaufkammer jedes
Zylinders zurück, so daß die Zylinder ihren Rückhub beginnen. Der Vorschubzylinder
7, die Spannzylinder lOR, lOL und die Hubzylinder l4R, 14L werden auf diese Weise
sequentiell zur Durchführung ihrer Vor- und Rückhübe entsprechend der Drehung der
Nockenwelle 31 betätigt bzw.
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angesteuert, so daß die Vorschubstangen 1 längs der in Fig. 5 dargestellten
Bahnen bewegt werden.
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Falls in der nockenbetätigten Hydraulikpumpe ein Arbeitsmittelmangel
vorliegt, wird dieser das Druckmittel aus
dem Druckspeicher 40
nach einer Druckminderung durch das Druckminderventil 20 unter zwangsweiser Öffnung
des Rückschlagventils 34 zugeführt und dabei fehlende Druckmittel nachgefüllt.
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Bei diesem Hydraulikkreis wird das Druckmittel für den Rückhub der
Hydraulikzylinder lediglich in der einen oder anderen Richtung zwischen dem Druckspeicher
40 und den RücKlauf -Zylinderkammern 7', lOR,', lOL','l4R1, 14L' verdrängt, so daß
kein wesentlicher Ölverbrauch im Spiel ist. Die Hydraulikpumpe 38 wird daher nur
im Fall eines Arbeits- oder Druckmittelmangels betätigt, so daß der Verbrauch an
elektrischem Strom durch den Elektromotor 37 herabgesetzt und damit der Stromverbrauch
durch den Elektromotor 37 unter Senkung der Betriebskosten im Vergleich zur ersten
Ausführungsform verringert wird.
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Die Herstellungs- und Einbaukosten können ebenfalls ~beträchtlich
gesenkt werden, weil weder die Hydraulikpumpe für das Niederdruck-Nachfüllöl noch
die Wählventile erforderlich sind.
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Bei Vernachlässigung des Ölverbrauchs, des Verbrauchs an elektrischem
Strom sowie der Stoßdämpferwirkung für die Vorschubstangen ist es auch möglich,
den Druckspeicher 40 und das Rückschlagventil 39 aus dem in Fig. 6 in strichpunktierter
Linie angedeuteten Druckmittel-Erzeugungsabschnitt A wegzulassen und diesen Abschnitt
auf die in Fig. 7 dargestellte Weise abzuwandeln. In diesem Fall wird der Arbeitsdruck
des Überdruckventils 35 so eingestellt, daß das beim Vorwärtshub der betreffenden
Hydraulikzylinder aus den Rücklaufkammern 7', lOR', l0L',#l4R', 14L' verdrängte
Hydrauliköl unter zwangsweiser Öffnung des Überdruckventils 35 abgeführt wird.
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Fig. 8 veranschaulicht ein drittes Ausführungsbeispiel des Hydraulikkreises,
das im wesentlichen dem Ausführungs-
beispiel gemäß Fig. 6 entspricht.
Die Konstruktion gemäß Fig. 8 kennzeichnet sich dadurch, daß ein solenoid#betätigtes
Absperrventil 42 in die vom Druckmittel-Erzeugungsabschnitt A zu den nockenbetätigten
Hydraulikpumpen führende Nachfülleitung 17 eingeschaltet ist0 und daß ein solenoid
betätigtes Dreistellungsventil 43 in jeder der Leitungen 17 zwischen den Rücklaufkammern
der Hydraulikzylinder für den Antrieb der Vorschubstangen und den Druckmittel-Erzeugungsabschnitt
A vorgesehen ist; so daß es möglich ist, die Vorschubstangen 1 erforderlichenfalls
unabhängig voneinander in nur einer Richtung in Bewegung zu setzen. Das Dreistellungsventil
43 weist einen mit dem Druckspeicher 40 komunizierenden ersten Zulaß, einen mit
der Rücklaufkammer des zugeordneten Hydraulikzylinders verbundenen zweiten Zulaß,
einen über eine Leitung 16' mit der Leitung 16 verbundenen dritten Zulaß und einen
mit einem Ablauf in Verbindung stehenden vierten Zulaß auf. Das Dreistellungsventil
43 bes itzt eine Neutralstellung, eine Stellung 43' sowie # cr eine Stellung 43".
In der Neutralstellung sind erster und zweiter Zulaß miteinander verbunden, so daß
eine Verbindung zwischen der Rücklaufkammer des zugeordneten 40 Hydraulikzylinders
und dem Druckspeicher/hergestellt ist.
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In der Stellung 43' ist der erste Zulaß mit dem dritten Zulaß verbunden,
während der zweite Zulaß mit dem vierten Zulaß in Verbindung steht, so daß sowohl
eine Verbindung zwischen der Leitung 16 und dem Druckspeicher 40 als auch eine Verbindung
zwischen der Rücklaufkammer des betreffenden Hydraulikzylinders und dem Ablauf hergestellt
ist. In der Stellung 43" ist der erste Zulaß mit dem zweiten Zulaß verbunden, während
der dritte Zulaß mit dem vierten Zulaß in Verbindung steht, so daß sowohl eine Verbindung
zwischen der Rücklaufkammer und dem Druckspeicher 40 als auch eine Verbindung zwischen
der Leitung 16 und dem Ablauf 45 bestehen. In die Leitung zwischen viertem Zulaß
und Ablauf 45 ist ein Drosselventil 44 eingeschaltet. Bei dieser Ausführungsform
braucht das
Rückschlagventil 15 nicht vorgesehen zu sein, weil
jede Leitung 16 ihr eigenes Überdruckventil 36 aufweist.
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Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 8 erfolgt die gewöhnliche Betätigung
des Hydraulikkreises für die aufeinanderfolgende oder schrittweise Überführung der
Werkstücke durch die Vorschubstangen auf dieselbe Weise wie bei der Ausführungsform
nach Fig. 6. Der einseitig gerichtete Antrieb der Vorschubstangen geschieht wie
folgt: Um die Vorschubstangen 1 in Längsrichtung vorwärts und rückwärts anzutreibe#'wird
das Absperrventil 42 nach Maßgabe eines über eine nicht dargestellte Schalttafel
eingegebenen Befehls zum Absperren der Nachfüllleitung 17' aktiviert, während die
Drehung der Nockenwelle 31 beendet wird und der Druckspeicher 40 den vollen Druck
speichert. Sodann wird das dem Hydraulikzylinder 7 zugeordnete Dreistellungsventil
43 in die Ste#llung 43' gebracht, so daß das Druckmittel aus dem Druckspeicher 40
in die Vorlaufkammer 7" des Vorschub-Zylinders 7 einströmen kann. Infolgedessen
wird die Kolbenstange dieses Zylinders 7 zum Vorschieben der Vorschubstangen 1 ausgefahren.
Zwischenzeitlich wird das Arbeitsmittel aus der Rücklaufkammer 7' des Vorschub-Zylinders
7 über das Drosselventil 44 zum Ablauf 45 abgeleitet. Die Geschwindigkeit der Vorwärts
bewegung der Vorschubstangen 1 ist mittels des Drosselventils 44 einstellbar. Anschließend
wird das Dreistellungsventil 43 in Gegenrichtung in die Stellung 43" umgestellt,
so daß das Druckmittel aus dem Druckspeicher 40 in die Rücklaufkammer 7' des Vorschub-Zylinders
7 eingeführt wird und letzterer daraufhin einen Rückhub zum Zurückbewegen der Vorschubstangen
1 durchführt. Andererseits wird das Arbeitsmittel aus der Vorlaufkammer 7" über
das Drosselventil 44 zum Ablauf 45 geleitet. Die Geschwindigkeit der Rückbewegung
der Vorschubstangen 1 ist daher mittels des Drosselventils 44 einstellbar. Bei diesem
Vorgang
wird die Nachfülleitung 17' durch das Absperrventil 42
abgesperrt, so daß ein unerwünschter Austritt von Druckmittel aus dem Druckspeicher
über die Leitung 16' sowie über die nockenbetätigte Hydraulikpumpe 26 vollständig
verhindert wird. Auf diese Weise wird der Druckmittelverbrauch im Druckspeicher
40 weitgehend herabgesetzt.
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Die eindimensionale bzw. einseitig gerichtete Betätigung für das Hoch-
und Herabfahren der Vorschubstangen 1 sowie die entsprechende einseitig gerichtete
Betätigung zur Hervorbringung der Spann- und Freigabebewegung der Vorschubstangen
1 werden durch Ansteuerung der Dreistellungsventille 43 der Hubzylinder lOR, 10L
sowie der den Spannzylindernl4R, 14L zugeordneten Dreistellungsventile 43 auf dieselbe
Weise erreicht wie beim Dreiwegeventil 43 für den Vorschub-Zylinder 7.
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Das Absperrventil 42 und das Dreiwege- bzw. Dreistellungsventil 43
werden bei einem fehlenden Befehl von der Schalttafel rückgestellt, so daß hierbei
der gesamte Transportmechanismus für den üblichen sequentiellen Betrieb bereitgemacht
wird. Bei diesem Ausführungsbeispiel kann der Druckmittel-Erzeugungsabschnitt A
ebenfalls durch den Schaltungsteil -gemäß Fig. 7 ersetzt werden.
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Fig. 9 veranschaulicht eine vierte Ausführungsform des Hydraulikkreises,
bei welcher für den Antrieb der Vorschubstangen einfaefdwirknde Zylinder vorgesehen
sind, während die Rücklaufbewegung der Vorschubstangen durch einen pneumatischen
Zylinder herbeigeführt wird, der dem betreffenden eínfac irkenden Hydraulikzylinder
nachgeschaltet ist.
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Fig. 10 veranschaulicht im waagerechten Schnitt den gesamten Transportmechanismus
mit den Pneumatikzyllndern, welche mit den jeweiligen Hydraulikzylindern einstückig
verbunden sind. Die Hydraulikzylinder 107, llOR, llOL,
114R, 114L
sind dabei derart mit Pneumatikzylinder 107', llOR', llOL', 114R', 114L' gekoppelt,
daß sich die Kolben dieser Hydraulikzylinder und der zuge ordneten Pneumatikzylinder
jeweils gemeinsam bewegen.
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Der Arbeitsraum jedes Pneumatikzylinders ist über eine Leitung 117
mit einem Druckluftspeicher 46 verbunden, der seinerseits von einer Druckluftversorgung
47 mit Druckluft gespeist wird. Am Druckluftspeicher 46 ist ein Überdruckventil
48 vorgesehen. Die Arbeitsräume der einfach#irkende#n -Hydraulikzylinder sind, wie
bei den vorher dargestellten Ausführungsformen, mit zugeordneten nockenbetätigten
Hydraulikpumpen 26, 27, 28, 29 und 30-verbunden. Bei diesem Ausführungsbeispiel
kann wiederum einer der vorher erwähnten Nachfüllkreise für den Ausgleich eines
etwaigen Druckmittelrnangels verwendet werden. Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig.9
besteht jedoch der Nachfüllkreis aus einem Druckspeicher 40',einer Hydraulikpumpe
38' zur Lieferung des Nachfüllöls, einem Druckschalter 41' zur Einstellung des im
Druckspeicher herrschenden Drucks auf einen niedrigen Pegel und einem#Solenoid-Ventil#35',
welche das von der Hydraulikpumpe 38' gelieferte Druckmittel entsprechend dem Einschalten
bzw. Schließen des Druckschalters 41' zu entlasten vermag, oder wahlweise einem
Koppelkreis, welcher den Elektromotor 37' für den Antrieb der Hydraulikpumpe nach
Maßgabe des Schließens desselben Druckschalters 41' abzuschalten vermag.
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Im Betrieb wird das Arbeits- bzw. Druckmittel dem betreffenden Hydraulikzylinder
107, llOR, llOL, 114R oder 114L beim Arbeitshub der nockenbetätigten Hydraulikpumpe
26, 27, 28, 29 bzw. 30 zugeführt. Wenn die hydraulische Kraft größer wird als die
Kraft, die durch den Luftdruck am betreffenden Pneumatikzylinder 107', llOR', 110L',
114R' oder 114L' vom Druckluftspeicher 46, der seinerseits mit Druckluft von der
Druckluftversorgung 47
gespeist wird, erzeugt wird, beginnt der
(betreffende) Hydraulikzylinder seinen Vorwärtshub unter Antrieb der Vorschubstangen
1 im Vorwärts,Aufwärts- bzw. Spannrichtung. Die Geschwindigkeit der Vorschubstangen
1 entspricht dabei genau der Umlaufgeschwindigkeit und der Kontur jedes Nockens
21, 22, 23, 24 bzw. 25. Dabei wird die Druckluft aus jedem Pneumatikzylinder zwangsweise
zum Druckluftspeicher 46 verdrängt, so daß eine gleiche mäßige , ruck freie und
sanfte Arbeitsweise der Vorschubstangen sowie der anderen bewegbaren Teile, indem
ihrer Trägheit entgegengewirkt wird, gewährleistet wird.
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Wenn sich bei der Weiterdrehung der Nockenwelle die Abflachungen der
einzelnen Nocken in Berührung mit den betreffenden Kolbenstangenenden 26', 27',
28', 29' bzw.
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30' bewegen, verringert sich der Öldruck in der nockenbetätigten Hydraulikpumpe,
so daß die durch den Luftdruck im Pneumatikzylinder erzeugte Kraft die durch den
-Hydraulikdruck im einfac sirkenden Hydraulikzylinder erzeugte Kraft übersteigt
und die Vorschubstangen somit in Rückwärtsrichtung bewegt werden.
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Falls aufgrund einer Undichtigkeit im Hydraulikzylinder und in der
nockenbetätigten Hydraulikpumpe ein Arbeitsmittelmangel vorliegt, wird beim Rückhub
der nockenbetätigten Hydraulikpumpe von dem vorher genannten Nachfüllkreis selbsttätig
Nachfüll-Arbeitsmittel zugeführt. Auf diese Weise ist es möglich, einen konstante
Verdrängung der nockenbetätigten Hydraulikpumpe und somit einen konstanten Hub des
Hydraulikzylinders zu erzielen.
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Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 9 wird der Rückhub des Hydraulikzylinders
durch den mit diesem kombinierten Pneumatikzylinder eingeleitet, so daß die Herstellungskosten
für den Transportmechanismus ingesamt im Vergleich
zu den vorher
beschriebenen Ausführungsformen, bei denen der Rückhub ebenfalls durch Hydrauliköldruck
erfolgt, weiter gesenkt werden können. Bei den Ausführungsförmen gemäß Fig. 6 und
8 wird das Nachfüllöl vom Druckmittel-Erzeugungsabschnitt A zur Erzeugung der Rückhubkraft
der Zylinder über ein Druckminderventil zugeführt, so daß eine Störung des Betriebs
aufgrund einer Verstopfung dieses Druckminderventils auftreten kann. Dieses Problem
wird bei der Ausführungsform nach Fig. 9 aufgrund der Anordnung eines unabhängigen
#ruckmittel-Nachfüllkreises vollständig vermieden.
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Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 9 sind der Hydraulikzylinder und
der zugeordnete Pneumatikzylinder in Hintereinanderschaltung miteinander vereinigt.
Diese Anordnung ist jedoch nicht erfindungswesentlich; vielmehr kann eine äquivalente
Wirkung in für den Fachmann ersichtlicher auch dann erzielt werden, wenn der Hydraulikzylinder
und der Pneumatikzylinder parallel zueinander kombiniert sind.
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Anstatt den Arbeitsraum jedes Pneumatikzylinders 107', 110R', llOL',
114R', 114L' über die Leitung 117 mit dem Druckluftspeicher 46 zu verbinden, ist
es auch möglich, den Arbeitsraum jedes Pneumatikzylinders getrennt zu verschließen
und die Luft in diesem Arbeitsraum einzuschließen, so daß. aufgrund der Verdichtung
und Ausdehnung der eingeschlossenen Luft dieselbe Wirkung erreicht werden kann.
Ein Beispiel für einen derartigen Pneumatikzylinder mit einem geschlossenen, lufteinschließenden
Arbeitsraum ist in Fig. 11 veranschaulicht.
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Diese Ausführungsform des Hydraulikkreises kennzeichnet sich durch
die Verwendung von einfac sirkenden Zylindern als Hydraulikzylinder für den Antrieb
der Vorschubstangen, wobei der Rücklaufhub jedes einfach
wirkenden
Zylinders durch eisen mit ihm verbundenen Pneumatikzylinder eingeleitet wird. Es
ist jedoch auch möglich, diesen Pneumatikzylinder zur Herbeiführung des Rückhubs
des betreffenden einfac irkenden Zylinders durch Federn zu ersetzen. Fig. 12 veranschaulicht
ein Beispiel für einen derartigen einfach wirkenden Zylinder 107 mit einer Feder
108.
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Fig 13 veranschaulicht noch ein anderes Ausführungsbeispiel des Hydraulikkreises,
welcher grundsätzlich dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 9 entspricht. Unterschiedlich
zur Ausführungsform nach Fig. 9 ist dabei jedoch, daß Einrichtungen vorgesehen sind,
die - wie bei der Ausführungsform nach Fig. 8 - eine unabhängige Betätigung der
Vorschubstangen (nur) in einer Richtung erlauben.
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Insbesondere ist gemäß Fig. 13 ein solenoidzbetätigtes Absperrventil
50 in der die Hydraulikpumpe 38' mit dem Druckspeicher 40' verbindenden Leitung
angeordnet.
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In jeder Leitung 17 befindet sich ein erstes solenoidbetätigtes Zweistellungs-
bzw. Zweiwegeventil 51, während in jeder Leitung 16 ein zweites solenoidSbetätigtes
Zweistellungs- bzw. Zweiwegeventil 52 vorgesehen ist.
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Das erste Zweiwegeventil 51 verbindet in seinem nicht aktivierten
bzw. stromlosen Zustand den betreffenden Pneumatikzylinder 107', ilOR', liOL', 114R'
bzw. 114L' über die Leitung 17 mit dem Druckluftspeicher 46 und in seinem aktivierten
bzw. erregten Zustand den betreffenden Pneumatikzylinder über ein Drosselventil
53 mit der Auß enatmosphäre. Das zweite Zweiwegeventil 52 verbindet im nichtaktivierten
Zustand den betreffenden Hydraulikzylinder 107, llOR, llOL, 114R bzw. 114L über
die Leitung 16 mit der Hydraulikpumpe 38', während es im aktivierten bzw. erregten
Zustand eine Verbindung zwischen dem betreffenden Hydraulikzylinder und dem
Ablauf
über das Drosselventil 54 herstellt.
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Bei der Hydraulikanlage gemäß Fig. 13 erfolgt die eindimensionale
bzw. einseitig gerichtete Betätigung der Vorschubstangen auf nachstehend erläuterte
Weise.
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Zur Hervorbringung lediglich der längsgerichteten Vorwärts-- und Ruckwärtsverschiebung
der Vorschubstangen 1 wird der Druckspeicher 40' auf ein über die nicht dargestellte
Schalttafel eingegebenes Befehlssignal hin mittels des-Absperrventils 50 abgesperrt
bzw. von der Anlage getrennt, während die Nockenwelle 31 angehalten und die Hydraulikpumpe
38' in Betrieb gesetzt wird.
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Sodann wird das dem Vorschub-Zylinder 107 nachgeschaltete erste Zweiwegeventil
51 aktiviert, um den Pneumatikzylinder 107' mit der äußeren Atmosphäre zu verbinden,
während das von der Hydraulikpumpe 38' kommende-Druckmittel über das Rückschlagventil
34, die Leitung 16 und das zweite Zweiwegeventil 52 in den Hydraulikzylinder 107
eingespeist wird, so daß letzterer seine Kolbenstange zum Vorwärtsverschieben der
Vorschubstangen 1 ausfährt. Hierbei wird aus dem zugeordneten Pneumatikzylinder
107' die Luft über das Drosselventil 53 zur Atmosphäre abgelassen. Die Vorlaufgeschwindigkeit
der Vorschubstangen 1 ist daher über das Drosselventil 53 einstellbar. Sodann wird
das zweite Zweiwegeventil 52 durch ein über die Schalttafel eingegebenes Befehlssignal
erregt bzw. an Spannung gelegt, während das erste Zweiwegeventil 51 deaktiviert
wird, so daß der Hydraulikzylinder 107 mit dem Ablauf in Verbindung gelangt, während
der Pneumatikzylinder 107' mit dem Druckluftspeicher 46 in Verbindung gelangt, wobei
der Hydraulik-Zylinder 107 seinen Rücklaufhub ausführt und die Vorschubstangen 1
in die Ausgangsstellung zurückstellt.
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Bei diesem Vorgang wird das Arbeitsmittel aus dem Hydraulikzylinder
107 über das Drosselventil 54 zum Ablauf ausgestoßen. Die Geschwindigkeit der Rücklaufbewegung
der Vorschubstangen 1 läßt sich daher mittels
des Drosselventils
54 einstellen.
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Wenn sodann das Befehlssignal nicht mehr anliegt, werden das Absperrventil
50 und die beiden Zweiwegeventile 51 und 52 stromlos bzw deaktiviert, so daß die
gesamte Hydraulikanlage für den normalen Betrieb zutsequentiellen und fortlaufenden
Überführung von Werkstücken bereitgemacht wird Die jeweils einseitig gerichteten
Verschiebungen der Vorschubstangen 1 in Aufwärts- und Abwärtsrichtung sowie zum
Verspannen und Freigeben der Werkstücke erfolgen durch ähnliche Ansteuerung der
beiden Zweiwegeventile 51 und 52 der Hubzylinder 110R, 110L bzw. der Spannzylinder
114R, 114L. Diese einseitig gerichteten Betätigungen der Vors chubstangen ermöglichen
einen probeweisen Vorschub der Vorschubstangen, ihre Lageneinstellung relativ zu
denG esenk en, eine Neueinstellung nach Behebung einer Störung usw.
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Selbstverständlich ist die Erfindung keineswegs auf die beschriebenen
Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern verschiedenen Anderungen und Abwandlungen
zugängig Nach einigen der beschriebenen Ausführungsformen ist ein unabhängiger Nachf
üllkreis zum Kompensieren eines Druckmittelmangels vorgesehen, während bei anderen
Ausführungsformen das nachzufüllende Druckmittel über ein Druckmjttelventil vom
Druckmittel-Erzeugungsabschnitt geliefert wird, welcherden Arbeitsmitteldruck für
den Rücklaufhub der Hydraulikzylinder erzeugt. Diese Nachfüllsysteme können ohne
Anderung an den hauptsächlichen Teilen der Hydraulikkreise gegeneinander ausgetauscht
werden. Außerdem bleibt es dem Belieben des Konstrukteurs überlasseh, ob für jede
Leitung 16 ein getrenntes Überdruckventil 36 vorgesehen oder für alle Leitungen
16 ein gemeinsames Überdruckventil 36 angewandt wird.
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Für den Fachmann ist es offensichtlich, daß durch zweckmäßigen Austausch
von Konstruktionseinzelheiten ver-
schiedener Abschnitte der beschriebenen
Hydraulikkreise zahlreiche weitere Abwandlungen realisierbar sind.