DE3523163A1

DE3523163A1 - Druckbeeinflussungseinrichtung fuer eine hydraulisch betaetigbare kupplung und/oder bremse der antriebswelle einer presse

Info

Publication number: DE3523163A1
Application number: DE19853523163
Authority: DE
Inventors: Lothar 7060 Schorndorf Grötzinger; Alfred 7012 Fellbach Hyrenbach
Original assignee: ZF Herion Systemtechnik GmbH
Current assignee: Herion Systemtechnik GmbH
Priority date: 1984-07-19
Filing date: 1985-06-28
Publication date: 1986-02-13
Also published as: JPS61502735A; WO1986000849A1; EP0216776B1; EP0216776A1; DE3565651D1

Description

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Druckbeeinflussungseinrichtung für eine hydraulisch betätigbare Kupplung und/oder Bremse der Antriebswelle einer Presse

Die Erfindung betrifft Druckbeeinflussungseinrichtungen für hydraulisch betätigbare Kupplungs-Brems-Kombinationen oder getrennt angeordnete Kupplungen bzw. Bremsen für die Antriebswelle einer Presse.

Einrichtungen dieser Art bzw. Bemühungen zur Stoßdämpfung und Lärmminderung an Pressen, die mit Teildruck- bzw. Maximaldruck-Phasen arbeiten, sind in vielfältiger Art bekanntgeworden.

Gemäß der E-PS 00 51 684 wird dazu z. B. vorgeschlagen, dem Betätigungszylinder ein programmgesteuertes Proportionalventil in der Speiseleitung vorzuschalten und den Pressenhub mit einem gegenüber einem Teildruck stark erhöhten Zwischendruck zu starten und sodann die angestrebte Drehzahl durch Umschaltung auf einen niedrigeren Teildruck einzustellen, ehe erneut der max. Arbeitsdruck für den eigentlichen Arbeitsvorgang freigegeben wird. Damit ist nicht nur ein schlagartiger Start mit hohen mechanischen Belastungen der Antriebselemente verbunden, sondern die Anordnung einer Drossel in der Speiseleitung verlangsamt auch den ölfluß zu und vom Betätigungszylinder, so daß sich bei verstärkter Dämpfung auch längere Schaltzeiten ergeben. Die Teileausstoßleistungen werden dadurch gemindert. Auch fehlt eine Beeinflussung der Druckabbau- bzw. Brems-Phase am Ende des Pressenhubes. Zudem erscheinen Sicherheitsbedenken gegen die Anordnung eines Dämpfungsventiles in der Hauptdruckleitung selbst gerechtfertigt.

Andere Lösungen bedienen sich ebenfalls der Möglichkeit, durch ein am Ein- bzw. Ausgang des Betätigungszylinders der Presse angeordnetes Drosselorgan eine Dämpfung zu erreichen.

ORIGINAL INSPECTED

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So ist es gemäß den DE-OS 15 02 319 und 15 77 264 für Druckluftsteuerungen bekannt, mit den Drosselorganen der Speiseleitung nach dem Start zunächst nur einen unter dem Maximaldruck gelegenen Teildruck und erst danach den Maximaldruck freizugeben, jedoch stellen sich dabei immer noch unerwünscht harte Drehzahlübergänge ein und es ist auch keine Beeinflussung der Entleerungsgeschwindigkeit bzw. des Bremsens nach dem Passieren des Pressenarbeitsbereiches vorgesehen. Für Hydrauliksysteme ist diese Methode daher ungeeignet.

Gemäß der DE-OS 23 21 117 ist für eine Hydraulikanwendung ein Druckdämpfer vorgesehen, welcher aus einem druckabhängig arbeitenden Sperrschieber in einer aus der die Druckflüssigkeit führenden Leitung abzweigenden Druckentlastungsleitung besteht, in welchem differenzdruckabhängig variable Drosselkanalquerschnitte durch ein mit einem Kegelstumpf vorwählbarer Steigung versehenes Sperrglied unterschiedliche Druckentlastungseffekte je nach Stellung des Pressenstößels selbsttätig bewirken sollen. Auch diese Variante erschwert ein schnelles Auffüllen des Betätigungszylinders und verunmöglicht größere Einstellungsänderungen ohne Demontage des Dämpfersperrgliedes z. B. zwecks Einsatz eines Kegelstumpfes mit anderen Steigungen. Die Viskositätseinflüsse sind außerdem hierbei von besonderer Bedeutung. Zudem lassen sich bei höheren Dämpfungseffekten zeitliche Streckungen des gesamten Pressenhubes infolge der Dehnungen des Stellweges durch das langsamer zufließende öl nicht ausschließen, so daß die Teilausstoßleistungen der Presse auch hierbei zurückgehen können. Eine gesonderte Beeinflussung der Entleerungs- bzw. Bremsphase nach dem Passieren des Arbeitsbereiches der Presse ist hier ebenfalls nicht vorgesehen bzw. nicht möglich.

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Von dieser Hydraulikeinrichtung nach der DE-OS 23 21 117 ausgehend wird die Aufgabe der Erfindung darin gesehen, die Druckbeeinflussungseinrichtungen für hydraulische Betätigung dahingehend weiterzuentwickeln, daß unter Vermeidung von Dämpfungsventilen in der dem Pressensicherheitsventil nachgeordneten Speiseleitung und von auch stark viskositätsabhängigen allein druckmittelbetätigten Umschaltorganen eine sowohl für das Kuppeln bzw. den Druckaufbau als auch für das Bremsen bzw. den Druckabbau stoßdämpfend und schnell funktionierende Druckmodulation erreicht wird, die sich jedoch, z. B. zu Einstellarbeiten, auch ohne innere Eingriffe rasch aufheben bzw. verändern und dann leicht identisch wieder repetieren läßt.

Die Lösung wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 im wesentlichen dadurch erreicht, daß über ein auf eine Sperrstellung und mehrere Druckentlastungsstufen mit Rücklauf zum Tank elektrisch einstellbares Wegeventil jeweils verschieden stark drosselnde Druckentlastungsbedingungen zwischen dem mit ihm bewegungsverknüpften Pressensicherheitsventil und dem Betätigungszylinder in exakter Zuordnung zur jeweiligen Pressenstößelstellung gefahren und feinfühlig justierbar sind, ohne daß dabei Störeinflüsse durch Strömungshindernisse im Hauptweg zum bzw. vom Betätigungszylinder in Kauf genommen werden müßten. Durch die Einstellbarkeit verschiedener Druckstufen in parallelen Ästen der Druckentlastungsleitung bei Aktivierbarkeit über ein einziges gemeinsames Wegeventil und dessen elektrische Funktionsverknüpfung mit dem Pressensicherheitsventil wird zudem eine so zuverlässige Bewegungssynchronisation der Schließelemente erzielt, daß die jeweils gewählten Betriebsbedingungen genauestens beibehalten werden können und nach Betriebsumstellungen auch leicht wieder auffindbar sind.

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Dabei ist zum Ändern der jeweiligen Einstellung kein Ventilumbau (z. B. durch einen Kegeleinsatz mit anderer Neigung) nötig, und es können sowohl Druck- bzw. Mengenwerte als auch Aktivierungszeiten in weiten Grenzen variiert bzw. dem Bedarf angepaßt werden, ohne die einzelnen Arbeitstakte der Pressenhübe dabei notwendigerweise auch zeitlich zu dehnen.

Es lassen sich mit der gleichen Einrichtung auch extreme Betriebszustände ohne hydraulische Veränderungen beherrschen, wie sie z. B. mit Einzelhub-Fahrweise und beim Einrichten neuer Fertigungsabläufe verlangt werden können. Da keine besonderen mechanischen Sperrglieder verwendet werden und Standardventile für diese Einrichtung verfügbar sind, stellt sich der Aufwand sehr kostengünstig und betriebssicher.

Zudem ist die vorzugsweise im Cartridge-Prinzip ausführbare Einrichtung frei von Platzproblemen, da die Steuerelemente außerhalb des Bereiches des Betätigungszylinders günstig montierbar sind. Die Steuerelektrik ermöglicht zudem noch diverse automatische Sicherheitskontrollen für jede einzelne Betriebsphase und rasche Fehlererkennbarkeiten. Dank der von Strömungshindernissen, wie z. B. Drosselventilen, freigehaltenen Hauptspeiseleitung des Betätigungszylinders wird ein sehr schnelles Befüllen des Zylinders, also kurze Taktzeiten bei weichem Anfahren, Kuppeln und Bremsen, und damit eine Reduzierung von Lärm und Verschleiß bei allen Ein- und Ausrastungsvorgängen des gesamten Pressenhubes ohne Zeitverluste erreicht.

Die präzise Veränderung des Arbeitsdruckes selbst in den zeitlich äußerst kurzen Phasen des Überganges zur Betriebsdrehzahl bzw. zum Stillstand erlaubt es dabei, das Drehmoment in den außerhalb des Arbeitsbereiches liegenden Phasen kurzzeitig abzusenken, also die Bewegungsenergie zu senken, so lange sie außerhalb des Pressenarbeitsbereiches ohnehin nicht voll gebraucht

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wird. Auf diese Weise kann auch auf dem gesamten Umlauf die Entstehung von Schwingungsresonanzen und Schlagen verhütet werden. Mittels der an sich bekannten Proportionaltechnik kann dabei in vorteilhafter Weise die Dämpfungswirkung den verschiedensten Drehzahlwünschen selbsttätig angepaßt werden.

Zudem ist die Einrichtung gleichermaßen für jede beliebige Pressenbauart nahezu identisch verwendbar, da weder, z. B. in der Kupplung bzw. Bremse der Presse, besondere Feder- oder Flächenabstimmungen vorgenommen noch auch Ventileinsätze in speziellen Dämpferventilen für unterschiedliche Betriebsbedingungen ausgewechselt werden müssen. Einmal gewählte Einstellwerte sind auch nach zwischenzeitlichen Veränderungen, z. B. für Einzelhub, rasch wieder identisch auffindbar, und die Veränderung einer Druckphase der Teilhübe zieht nicht unbedingt auch eine Änderung der folgenden Teilhübe nach sich. Bei Kupplungs-Brems-Kombinationen brauchen weder Federn noch Kolbenflächen unterschiedlich sein, so daß auch diesbezüglich sich einfache Fertigungsverhältnisse einstellen.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Nach Anspruch 2 wird eine für 2 Teildruckstufen und einen Maximaldruck vorteilhafte Ausgestaltung mit einer Nachfüllmöglichkeit aus einer zur Speiseleitung des Betätigungszylinders parallelen Druckleitung von der Pumpe des Systems bzw. von einem Speicher vorgeschlagen, welche mit einem speziellen, selbsttätigen Absperrventil dazu beiträgt, daß sowohl Druckaufbau als auch Druckabbau schnell und immer zu den gleichen vorgewählten Bedingungen ablaufen. Für den Fall, daß noch mehr Druckstufen gefahren werden sollen, wären lediglich entsprechend mehr Äste der Druckentlastungsleitung und entsprechende Ventilanschlüsse vorzusehen.

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Nach Anspruch 3 wird eine Vorkehrung getroffen, um Störeinflüsse aus der parallelen Druckleitung in die Speiseleitung mit Sicherheit selbsttätig auszuschalten.

Nach Anspruch 4 wird die selbsttätige Nachfüllmöglichkeit für den Speicher auch für Situationen vorgesehen, in denen das Absperrventil geschlossen und gleichzeitig das Absperrventil frei von Differenzdruckeinflüssen gehalten ist.

Nach Anspruch 5 werden die beiden Leitungsäste der Druckbegrenzungsstufe durch eine eigene Druckdämpfungseinrichtung gegen Störeinflüsse aus der Speiseleitung abgesichert.

Nach Anspruch 6 wird die Startphase mit einem reduzierten Druck begonnen, indem eine in einem Ast der Druckentlastungsleitung vorbestimmte Teilmenge der Druckflüssigkeit in der Speiseleitung zunächst über die Druckentlastungsleitung bzw. das Wegeventil in den Tank abgeführt werden kann.

Nach Anspruch 7 wird Hochdruck in der Speiseleitung bewirkt, indem die Druckentlastungsleitung versperrt wird, wobei jedoch eine Restdämpfung aus dem Dämpfungsventil beibehalten werden kann.

Nach Anspruch 8 wird gegen Ende eines Pressenhubes eine weitere Dämpfungsphase eingeleitet, indem das Bremsmoment für den Pressenstößel durch eine weitere Entlastungsstellung des Wegeventils auf ein gerade noch erforderliches Maß reduziert wird.

Nach Anspruch 9 wird der Pressenhub nach vorausgegangener Abbremsung rasch und eindeutig beendet, indem die Ablauföffnung des Pressensicherheitsventiles geöffnet und die Druckentlastungsleitung über das Wegeventil geschlossen wird.

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Die Erfindung bietet weiterhin Möglichkeit, die elektrische Verknüpfung von Pressensicherheitsventil und Wegeventil an einen nicht gezeigten Sicherheitsschaltkreis anzuschließen, welcher jede Abweichung vom Sollzustand und auch die Fehlerquelle meldet bzw. die Presse abschaltet, wenn bzw. sobald die Dämpfung nicht einstellungsgemäß arbeitet. Nach wirkungsgleichem Prinzip lassen sich mit entsprechenden Signalgebern und weiteren Wegeventilen beliebig viele Druckstufen sinngemäß gleichartig anordnen, ohne daß in der eigentlichen Speiseleitung vom Pressensicherheitsventil· zum Betätigungszylinder irgendwelche Strömungsregler vorgesehen werden müssen.

Die Erfindung wird anhand des in den Zeichnungen dargestellten schematischen Ausführungsbeispieles näher erläutert:

Fig. 1 ist ein Schaltschema einer Druckbeeinflussungseinrichtung für eine Kupplungs-Brems-Kombination einer Presse.

Fig. IA stellt die Anschlußmöglichkeit des gleichen Systems für eine getrennte Kupplung und eine getrennte Bremse einer Presse dar.

Fig. 2 ist das die Druckbeeinflussungsphasen bestimmende Umlaufdiagramm eines Pressenhubes.

Fig. 3 ist eine zugehörige Schaltstellungstabelle

der Magnetstellglieder an Pressensicherheitsventil und Wegeventil.

Fig. 4 ist ein Arbeitsdiagramm eines Pressenhubes

mit der erfindungsgemäßen Druckbeeinflussungseinrichtung.

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In Fig. 1 sind die wichtigsten Elemente des Hydrauliksystems und die wesentlichsten elektrischen Verknüpfungen mit den Signalbzw. Stellungsgebern an der Presse bzw. an deren Stößel oder Antriebswelle in der Position dargestellt, die sie bei oberem Totpunkt (Null-Lage) des Pressenstößels als Ausgangsstellung 0 einnehmen .

Vom Tank 1 nimmt die Pumpe 2 Druckflüssigkeit in die Speiseleitung 3, die schließlich über das Pressensicherheitsventil 4 in den Betätigungszylinder 5 der Bremse 6 bzw. der Kupplung 7 der Kupplungs-Brems-Kombination mündet. Im Betätigungszylinder 5 ist ein Betätigungskolben 8 gegen eine kupplungsseitige Rückstellfeder 9 abgestützt. Die Kolbenstange 10 kann je nach Schaltstellung an der Bremse 6 bzw. Kupplung 7 anliegen. In Null-Stellung 0 ist die Bremse 6 aktiviert, weil das Pressensicherheitsventil 4 zum Tank 1 druckentlastet ist, so daß die Rückstellfeder 9 den Kolben 8 und dessen Stange 10 gegen die Bremse 6 pressen kann, wodurch der nicht gezeigte Pressenstößel arretiert ist. Aus der Speiseleitung 3 zweigen insgesamt vier Endnahmeleitungen ab, drei davon 12, 13, 14 vor dem Pressensicherheitsventil 4, eine - 15 zwischen demselben und dem Betätigungszylinder 5. über die Leitung 12 ist ein Druckabschaltventil 16 angeschlossen, welches durch ein Rückschaltventil 51 den Speisedruck vor dem Pressensicherheitsventil 4, unabhängig von dessen Stellung und von evtl. vorherigen Entnahmen, aufrecht hält und bei entsprechender Einstellung evtl. zuviel geförderte Druckflüssigkeit in den Tank 1 zurückströmen läßt. Die Leitung 13 hat ein Rückströmungen verhinderndes Rückschlagventil 17 und ist Druckausgleichsleitung für ein weiteres Druckhaltesystem. Sie mündet in ein differenzdruckabhängiges Absperrventil 18 in der Leitung 14 bzw. 20, die das Absperrventil 18 über eine Drossel 21 mit einem Speicher 19 verbindet, welcher aus der Leitung 20 über eine weitere Leitung 22 mit einem pressenabgewandten Auslaß eines 4/3-Wegeventiles 23 kommuniziert. Dieses Wegeventil 23 ist der Abschluß der Druckent-

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lastungsleitung 15, welche Strom nach dem Pressensicherheitsventil 4 abzweigt und deren Ausgänge je nach Stellung entweder zum Tank 1 oder in die vorerwähnte Verbindungsleitung 22 wenden. In der dem Wegeventil 23 pressenseitig vorgeordneten Druckentlastungsleitung 15 befindet sich stromabwärts gesehen zunächst ein Dämpfungsventil 24, in dessen federbelastetem Schwebekolben eine Innendrossel nachgeordnet ist und welche bei allzu plötzlicher bzw. zu hoher Beaufschlagung einen Auslaß zum Tank 1 freigeben kann. Anschließend zweigt sich die Druckentlastungsleitung 15 in zwei Äste 25, 26 auf, die jeder ein eigenes einstellbares und vordruckabhängiges Druckbegrenzungsventil 27, 28 aufweisen. Der eine Ast 25 mündet sodann in einen ersten pressenseitigen Anschluß 29 des 4/3-Wegeventiles 23, während der zweite Ast 26 dort in einen zweiten pressenseitigen Anschluß 30 einmündet. Beide Anschlüsse 29, 30 stehen in der in Fig. 1 dargestellten Ausgangsstellung bzw. Nullstellung 0 der Presse in Sperrstellung, d. h., es erfolgt dabei keine Druckentlastung. - Der Speicher 19 gibt beim Einkuppeln Volumen über das Rückschlagventil 53 ab. Das Wegeventil 23 wird nach einer Startphase 41, 42 wieder umgeschaltet, wodurch der Speicher 19 dann nur noch über die Drossel 54 gefüllt werden kann. Nachdem das Absperrventil 18 geschlossen ist, ist der Speicher 19 nur noch über die Drossel 52 mit der Speiseleitung 14 verbunden.

Das Pressensicherheitsventil 4 ist hier vereinfachend so dargestellt, daß es zum öffnen einer Durchgangsstellung auf einer Seite mit Magnetstellgliedern 31 versehen ist, welche gegen Rückstellfedern 32 auf der anderen Seite arbeiten. Das Wegeventil 23 hat Magnetstellglieder und Rückstellfedern 33, 34 und 35, 36, die einander gegenüberliegen und separat voneinander betätigbar sind über ein elektrisches Steuersystem 37, das über eine Schaltbox 38 mit dem Magnetstellglied 31 des Pressensicherheitventils 4 zusammengekoppelt ist und seine Schaltbefehle sowohl von Hand als auch von einem bzw. mehreren Signalgeber(n) 39 erhalten kann, die z. B. aus Weg-, Zeit- oder Winkel-Gebern an der Presse, im Pressenstößel oder der Antriebswelle etc., bestehen können.

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In Fig. IA ist die Speiseleitung 3 bei getrennter Anordnung von Bremse 6 und Kupplung 7 lediglich auf deren separate Betätigungszylinder 5 aufgeteilt, ohne daß es eigener Umschaltorgane bedürfte.

In Fig. 2 ist die Ausgangsstellung (Null-Lage) 0 bei 360° des Pressenschwungrades 40 dargestellt. Nach der Startphase 41, 42 ist eine erste Umschaltstellung in der Regel bei etwa 10 bis 20° nach der Ausgangsstellung 0 angeordnet. Erfindungsgemäß erfolgt erst danach eine Druckerhöhung für die Kupplung, die etwa bei 120 bis 150° zum Erreichen des Arbeitsbereiches 43A des Stößels führt. Hieran schließt sich eine Konstantdruckzone 43B an. Danach folgt ein Druckabbaubereich 44 auf Niederdruck ab einer zweiten Umschaltstelle bei etwa 270 bis 320°. Der Betätigungskolben 8 wird danach im Bereich 44 in seine Ausgangslage so lange zurückgeschoben und im Bereich 45 die Bremsung vorgenommen, bis an der dritten Umschaltstelle bei ca. 340 bis 350° die Ventile und 23 wieder in die Ausgangslage, d. h. in Druckentlastungsstellung, gebracht sind. Im Bereich 46 stehen die Ventile 4 und 23 wieder in Startstellung.

In Fig. 3 sind die dem vorstehenden Ablauf entsprechenden Stellungen der Magnetstellglieder 31, 33, 35 bzw. der Ventile 4 und 23 tabellarisch dargestellt. Dabei bedeuten die vollen Punkte eine Erregung des jeweiligen Magnetstellgliedes, die offenen Kreise die Ruhestellung und die Durchkreuzungen die Sperrung des betreffenden Ventildurchlasses.

Bei 0 bzw. 360° sind alle Stellglieder in Ausgangsstellung, also die Magnetstellglieder 31, 33 und 35 nicht erregt, und das Pressensicherheitsventil 4 in der Druckentlastungsstellung sowie das Wegeventil 23 in Sperrstellung.

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Beim Start wird das Magnetstellglied 31 erregt, so daß das Pressensicherheitsventil 4 Zulauf zum Betätigungszylinder 5 freigibt. Gleichzeitig wird aber die erste Druckentlastungsstellung des Wegeventiles 23 durch Erregung des ersten Magnetstellgliedes 33 aktiviert, also ein vom Pumpendruck abweichender Fülldruck gefahren.

Bei ca. 10 bis 20° Pressenhub bleibt Pressensicherheitsventil 4 bzw. Magnetstellglied 31 aktiviert, jedoch geht das Wegeventil 23 bzw. sein Magnetstellglied 33 zurück in Sperrstellung und bewirkt damit, daß der volle Pumpendruck als Fülldruck am Betätigungszylinder 8 für den Arbeitsbereich 43 verfügbar ist.

Bei ca. 270 bis 320° bleibt das Pressensicherheitsventil 4 bzw. das Magnetstellglied 31 weiter aktiviert, jedoch öffnet nun das Magnetstellglied 35 bzw. sein Wegeventil 23 über einen anderen Druckentlastungsausgang und bewirkt damit einen Druckabbau, der dem reduzierten Drehmoment in der Bremsphase 45 gerecht wird.

Bei ca. 340 bis 350° endet der Pressenhub mit der Desaktivierung des Pressensicherheitsventiles 4 durch die Rückstellung des Magnetstellgliedes 31 in die Druckentlastungsstellung und des Magnetstellgliedes 35 in die Sperrstellung.

In Fig. 4 sind über der Zeit t eines Pressenhubes die verschiedenen Drücke im Betätigungszylinder 8 schematisch mit durchgehenden Linien 47, der Drehmomentenverlauf an der Kupplung l/L· mit gestrichelten Linien 48 und der Drehzahlverlauf η mit strichpunktierten Linien 49 eingetragen. In der Praxis ergeben sich dabei natürlich fließende und abgerundete übergänge zwischen den verschiedenen Werten. In der Startphase 41, in welcher ein Niederdruck im Bremszylinder 8 aufgebaut wird, muß derselbe zunächst den Ansprechdruck PA erreichen, also z. B. den Federwiderstand

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und die Haftreibung überwinden, ehe der zum Schließen der Kupplung ausreichende Druck PK erreicht ist. Sodann wächst unter Aufwendung eines weiteren Beschleunigungsdruckes Δ P_ß der Druck bis zum Werte des sogenannten Einschaltdruckes P„, bei dem die Kupplung so lange Drehmoment IYL. behält, bis der Kupplungseingriff vollendet ist und mit auf Nenndruck P_n angestiegenem Druck danach der eigentliche Pressenarbextsbereich 43A beginnt. Nach einer Konstantdruckzone 43B läuft der Druck nach einem Druckabbaubereich 44, in welchem die Ausschiebung der Druckflüssigkeit aus dem Bremszylinder 8 erfolgt, mit einem durch den hydraulischen Gegendruck P„ reduzierten Bremsbereich 45 aus. Die Drehzahländerung wird sanft eingeleitet durch die Bremswirkung des Bremsdruckes Δ P_. Dabei ist ein Bremsmoment M_ schaltbar, bis die Drehzahl η vollends auf 0 zurückgefallen ist.

Der Fülldruck im Bremszylinder 8 ist somit zur Stoßvermeidung vor Phasenende schon auf Niederdruck abgebaut, und im Bereich 46 stehen die Ventile 4 und 23 wieder in Startstellung.

Die Pressendrehzahl η beginnt dabei erst mit dem Eingriffspunkt der Kupplung am Ende der Startphase 41, erreicht ihr Maximum vor dem Ende des Druckaufbaubereiches 42, verharrt auf diesem Wert während des Arbeitsbereiches 43A und des Konstantbereiches 43B. Mit dem Beginn des Druckabbaubereiches 44 sinkt er auf einen Niederdruck und gegen Ende des Pressenhubes mit einem reduzierten Bremsbereich 45 schnell zurück auf 0 in Startstellung 46. Durch die unterbrechungslos ansteigende bzw. abfallende stufenweise Beschleunigung und Abbremsung innerhalb kürzester Zeit werden Stoße beim Losreißen in der Startphase ebenso vermieden bzw. stark reduziert wie beim Abbremsen nach Beendigung der Preßarbeit. Der Unterschied gegenüber einer bisher üblich gewesenen Art der Druckbeeinflussung mittels Drosselstrecke nach dem Pressensicherheitsventil· 4 gemäß dem eingangs der Beschreibung erstgenannten Stand der Technik ist durch die in Fig. 4 mit punktierter Linie miteingezeichnete Druckverlaufskurve 50 angedeutet.

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Der Fuhktionsablauf beginnt im oberen Totpunkt in Null-Lage 0 mit stehendem Pressenstößel, in der Startphase 41, 4 2 mit dem Abwärtshub und der Erregung des Magnetstellgliedes 31 des Pressensicherheitsventiles 4 sowie des ersten Magnetstellgliedes 33 am Wegeventil 23, welches einen am Druckbegrenzungsventil 27 vorgewählten Druckausgleich über den ersten Ast 25 der Druckentlastungsleitung 15 herbeiführt. Der Speicher 19 fördert dabei öl über das Rückschaltventil 53 bzw.. die Leitung 14 in die Hauptspeiseleitung 3, solange das Absperrventil 18 federseitig über die Leitung 14A und die Leitung 22 über das Wegeventil 23 zum Tank 1 entlastet ist. Die Drossel 21 verhindert, daß öl von dort zurück in die Leitung 14A fließt, und daß dadurch evtl. das Absperrventil 18 zu früh wieder schließen würde. Somit fließt hierbei öl sowohl mit dem Druck der Pumpe 2 als auch des Speichers 19 in der Hochdruckphase über die Leitung 3 zum Betätigungszylinder 5, ohne daß dabei ein weiteres Drosselorgan außer dem Pressensicherheitsventil 4 durchfahren werden muß. Die Kolbenstange 10 der Kupplungs-Brems-Kombination 6/7 stand bislang aufgrund des Druckes der Feder 9 in Bremsstellung an der Bremse 6. Sobald der hydraulische Druck im Bremszylinder 5 dem Federdruck P entspricht, legt sich der Kolben 8 an der Kupplung 7 an.

Dabei steigt der Druck im Betätigungszylinder 5 bei maximaler Fördermenge (ohne Drosselwirkung in 3) zunächst entsprechend der Federkennlinie schnell an bis auf den Federdruck P„, dann weiter infolge der Federkennlinie der Kupplung 7 bis auf den Kupplungsschließdruck P_x.. Erst nun, da kein Verdichtungsvolumen mehr gebraucht wird, steigt der Druck entsprechend der Gesamtförderleistung aus Pumpe 2 und Speicher 19 rasch weiter auf einen am Druckbegrenzungsventil 27 vorgewählten Wert, der über dem Schließdruck P der Kupplung liegt, und welcher als Einschaltdruck P„ wirkt. Mit demselben wird nämlich das Dämpferventil 24 federseitig entlastet und kann überdruck zum Tank 1 ablassen, so daß während dieser Phase der Druck im Betätigungszylinder 5 auf einem

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reduzierten Wert noch konstant bleibt. Somit wird die Beschleunigung der Antriebswelle der Presse gesteuert mit dem Differenzdruck, der sich aus dem am Druckbegrenzungsventil 27 eingestellten Wert und dem Schließdruck V der Kupplung ergibt. Mit diesem relativ geringen Beschleunigungsdruck Δ P_ß erfolgt also die Drehzahländerung an der Welle von Ö auf Betriebsdrehzahl mit weit geringerem Druckstoß als bei vollem Pumpendruck, also in einer zeitlich kurzen Phase. Eine mit dem Erreichen der Betriebsdrehzahl η abgestimmte Einstellung eines Signalgebers 39 an der nicht gezeigten Presse bewirkt sodann bei entsprechender Stellung des Pressenstößels die Entregelung des Magnetstellgliedes 33 und damit den Rückgang des Wegeventiles 23 in die Sperrstellung, so daß kein Druckabbau mehr erfolgt und sich der maximale Druck aus der Pumpe 2 schnell aufbauen würde, der nur noch durch das der Pumpe 2 unmittelbar nebengeordnete Druckabschaltventil 16 nach oben begrenzt ist, weil aufgrund seines Flächenverhältnisses dann auch das Dämpferventil 24 seinen Ablauf zum Tank 1 schließt. Diese Umschaltung von Niederdruck auf Hochdruck erfolgt dabei so rechtzeitig nach dem Ende des Beschleunigungsvorganges, daß im Arbeitsbereich 43 der Presse noch vor Erreichung des unteren Totpunktes bei 180° des Pressenhubes in der Speiseleitung 3 der Nenndruck P verfügbar und damit das für die Nennpreßkraft erforderliche Drehmoment M zur Verfügung steht. Durch die Entregung des Magnetstellgliedes 33 wird auch das Absperrventil 18 aufgrund seines Flächenverhältnisses wieder geschlossen. Sobald der Speicher 19 gefüllt ist, besteht somit nur noch eine Verbindung über die Drossel 52 zur Leitung 3, weil auch die Druckausgleichsleitung 13 über das Ventil 17 die Verbindung vom Speicher 19 zur Speiseleitung 3 sperrt. Gleichzeitig kann das öl von der Pumpe 2 über die Leitungen 13, 14 und 20 nur über die Drossel 54 zum Speicher 19 fließen, so daß dieser bis zum nächsten Startvorgang selbsttätig wieder gefüllt ist, und der Nenndruck in der Speiseleitung 3 sofort zur Verfügung steht, während keine Druckentlastung über das Wegeventil 23 erfolgt. Bei Erreichung eines weiteren Anschlages des Signalgebers 39 im nachfolgenden Aufwärtshub

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des Pressenstößels (vorzugsweise bei etwa 270 bis 320°) wird sodann das Magnetstellglied 35 erregt und damit der Leitungsast 30 auf Druckentlastung in Richtung Tank 1 umgeschaltet. Damit öffnet der vor und nach dem Dämpferventil 24 anstehende Nenndruck das Druckbegrenzungsventil 28, das auf einen unterhalb des Federdruckes P eingestellten Wert justiert ist. Der betreffende Anschlagspunkt des Signalgebers 39 wird dabei so gelegt bzw. die Erregung des Magnetstellgliedes 35 elektrisch so justiert, daß der Pressenstößel genau im oberen Totpunkt, in der Ausgangsstellung 0, zu stehen kommt. Sobald der Druck in Leitung 26 sinkt, kann das Dämpferventil 24 federseitig öffnen, den Betätigungszylinder 5 vom Druck entlasten, so daß die Kolbenstange 10 unter Federkraft von der Kupplung 7 weg zurück an die Bremse 6 gedrückt wird. Diese wird sodann unter Federdruck wirksam. Da hierbei jedoch über das Druckbegrenzungsventil 28 ein vorwählbarer hydraulischer Gegendruck erzeugt wird, hält die Bremse auch nicht hart, sondern unter Stoßdämpfung an. Das Druckgefälle in den Ventilen 24 und 28 sowie Wegeventil 23 wird dabei über das Pressensicherheitsventil 4 aus der Speisemenge des Speichers 19 über die Drossel 52 aufrechterhalten, so daß der effektive Bremsdruck Δρ_

sich aus dem Federdruck P_p abzüglich dem hydraulischen Gegendruck am Druckbegrenzungsventil 26 entspricht. Die Abschaltung sowohl des Magnetstellgliedes 31 am Pressensicherheitsventil 4 als auch des Magnetstellgliedes 35 am Wegeventil 23 erfolgt kurz vor Erreichung der Ausgangsstellung 0 am oberen Totpunkt etwa bei 340 bis 350° des Pressenhubes, so daß der Betätigungszylinder 5 der Presse weder über die Hauptspeiseleitung 3 noch über die Parallelleitungen 22, 15 druckbeaufschlagt sein kann. Somit ist eine sichere Totalabschaltung gewährleistet. - Der gesamte Ablauf geschieht dank der Parallelschaltung des Druckausgleichsystems zur Speiseleitung trotz Dämpfung beim Kuppeln und beim Bremsen fast ebenso rasch wie ohne Dämpfung. -

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Bezugszeichen

10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31

Null-Stellung

Tank

Pumpe

Speiseleitung

Pressensicherheitsventil

Betätigungszylinder

Bremse

Kupplung

Betätigungskolben

Rückstellfeder

Kolbenstange

Druckbegrenzungsleitung

Druckausgleichsleitung

Nachfülleitung

Druckentlastungsleitung

DruckabscU aiir — ventil

RückflußVerhinderer

Differenzdruckabhängiges Absperrventil

Speicher

Speicher-Anschlußleitung

Drossel

Verbindungsleitung von 19 zu 15

4/3-Wegeventil

Dämpfungsventil

Erster Ast von

Zweiter Ast von

Druckbegrenzungsventil von 25

Druckbegrenzungsventil von 26

Erster Anschluß von

Zweiter Anschluß von

Magnetstellglied von

ZF-HERION-Systemtechnik -· - Akts 59-28 ' - -" Il

GmbH „ TZS sn-bl

Friedrichshafen W 12.06.1985

VT

32 Rückstellfedern von 4

33 Erstes Magnetstellglied von

34 Erste Rückstellfeder von

35 Zweites Magnetstellglied von

36 Zweite Rückstellfeder von

37 Elektrisches Steuersystem

38 Schaltbox von 37

39 Signalgeber an Presse etc.

40 Pressenschwungrad

41 Startphase mit Niederdruck

42 Druckaufbaubereich

43 Arbeitsbereich des Stößels bei Maximaldruck

44 Druckabbaubereich

45 Bremsbereich

46 Startbereitschaftstellung

47 Druck im Betätigungszylinder

48 Moment am Pressenstößel

49 Drehzahl der Presse

50 Druckverlauf bei Stand der Technik

51 Rückschlagventil

52 Drossel

53 Rückschlagventil

54 Drossel
55

P, bzw. P_ Ansprech- bzw. Feder-Druck

P„ Hydraulischer Gegendruck

P Kupplungsschließdruck

P„ Einschaltdruck

P_n Nenndruck

A P_ß Beschleunigungs-Druck

^ P_ß Bremsdruck

M^ Kupplungsmoment

M_n Nennmoment

η Drehzahl

t Zeit

Claims

Ansprüche

1. Druckbeeeinflussungseinrichtung für eine hydraulisch betätigbare Kupplung und/oder Bremse der Antriebswelle einer Presse,

a) bei welcher ein Pressensicherheitsventil (4) in einer in einen Betätigungszylinder (5) mündenden Speiseleitung (3) und ein für Druckablaß oder Sperrstellung einstellbares Wegeventil (23) durch Kombinationen von Teildruck- und Hauptdruck-Phasen im Sinne einer Stoßdämpfung zusammenwirken,

dadurch gekennzeichnet,

b) daß das Wegeventil (23) in einer aus der Speiseleitung (3) abzweigenden Druckentlastungsleitung (15) stromabwärts hinter einer extern justierbaren Druckbegrenzungs- bzw. Proportionaldruck-Stufe (27, 28) angeordnet ist,

c) daß sowohl das Pressensicherheitsventil (4) als auch das Wegeventil (23) über Magnetstellglieder (31, 33, 35> verfugen und diese über eine mit Drehwinkel-Weg- oder -Zeit-Gebern (39) der Presse verbundene Elektro-Programmsteuerung (37, 38) zusammengeschlossen sind,

d) und daß an der Elektro-Steuerung (37, 38) bzw. den Magnetstellgliedern (31, 33, 35) eine Vorwählbarkeit einer drehzahlproportionalen Druckbeeinflussung sowohl für Aufbau (Kuppeln) als auch Abbau (Bremsen) des Arbeitsdruckes im Bete tigungszylinder (5) vorgesehen ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

a) daß das Wegeventil (23) ein 4/3-Wegeventil ist,

b) dessen beide pressenseitigen Anschlüsse (29, 30) in parallelen Ästen (25, 26) der Druckentlastungsleitung (15) angeordnete Druckbegrenzungs- bzw. Proportionaldruck-Ventile (27, 28) vorgeordnet sind,

ZF-HERION-Systemtechnik ..*-- "--" Akte" "5.928 -..· Ji. GmbH 9 TZS sn-bl

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c) und dessen pressenabgewandte Anschlüsse (22, 1) über eine eigene Druckausgleichsleitung (22) an ein druckabhängig selbstschaltendes Absperrventil (18) eines Speichers (19) bzw. an einen Tank (1) angeschlossen sind.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet ,

a) daß das Absperrventil (18) einerseits an die Speiseleitung (3) vor dem Pressensicherheitsventil (4) und andererseits an den Speicher (19) angeschlossen ist,

b) und daß sein Schließorgan Flächenverhältnisse aufweist, die das Absperrventil (18) unter den bei Ausgangsstellung cies Wegeventiles (23) vorliegenden Differenzdrücken geschlossen halten.

4. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet , daß der Speicher (19) mittels einer Druckausgleichsleitung (13), in der ein zur Speiseleitung (3) schließendes Rückschlagventil (17) liegt, druckausgleichbar ist.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Druckentlastungsleitung (15) ein der Druckbegrenzungsstufe (27, 28) stromauf vorgeordnetes Dämpfungsventil (24) mit eigener druckabhängiger Entleerungsschaltung vorgesehen ist.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß beim Start eines Pressenhubes aus der Null-Lage 0 das Pressensicherheitsventil (4) in Durchgangstellung und das Wegeventil (23) über seinen ersten pressenseitigen Anschluß (29) in Entleerungsstellung zum Tank (1) steht.

ZF-HERION-Systemtechnik ^ ·.... Akte 5528 H

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7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch g e k e η η -

ζ e i c h η e t , daß im Bereich von ca. 10 bis 20° aus der Null-Lage 0 bei weiterhin Durchgangstellung aufweisendem Pressensicherheitsventil (4) die Entleerungsstellung des Wegeventiles (23) über den ersten Anschluß (29) wieder versperrt wird.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich von ca. 270 bis 320° aus der Null-Lage 0 bei weiterhin Durchgangstellung aufweisendem Pressensicherheitsventil (4) das Wegeventil (23) über seinen zweiten pressenseitigen Anschluß (30) in Entleerungsstellung zum Tank (1) kommt.

9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich von ca. 340 bis

350° aus der Null-Lage 0 das Pressensicherheitsventil (4) in ^

Druckentlastungsstellung und das Wegeventil (23) in Sperrstellung kommen. |