DE807249C

DE807249C - Steuervorrichtung fuer hydraulische Pressen

Info

Publication number: DE807249C
Application number: DEP40556A
Authority: DE
Inventors: Walter Robert Groves
Original assignee: British Industrial Plastics Ltd
Current assignee: British Industrial Plastics Ltd
Priority date: 1948-04-23
Filing date: 1949-04-22
Publication date: 1951-06-28
Also published as: CH315983A; BE488601A; NL79521C; FR1017475A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuervorrichtung für hydraulische Pressen, deren Stempel in Richtung des Arbeitshubes durch eine Kraft beaufschlagt wird, z. B. bei mit Abwärtshub arbeitenden Formpressen durch die Schwerkraft.

Zweck der Erfindung ist, den Druck so zu steuern, daß der Stempel, der sich in Richtung auf das Werkstück oder von ihm weg verhältnismäßig schnell bewegen soll, veranlaßt wird, sich langsam ίο zu bewegen, wenn er sich dem Werkstück nähert bzw. mit ihm in Berührung kommt, auf das ein hoher statischer Druck ausgeübt werden soll. Die Erreichung dieses Zieles ist hauptsächlich bei Formpressen wünschenswert, um eine Beschädigung der Formteile durch dynamische Schläge zu vermeiden. Ein weiterer Zweck der Erfindung ist, dem Stempel bei Beginn seines Rückwärtshubs eine langsame Bewegung zu erteilen, damit Zeit und Energie gespart oder die Bedienung erleichtert wird, wenn ein nochmaliges fressen des gleichen Werkstücks erforderlich ist, wie das bei Formpressen geschieht, wenn die Formen einmal oder mehrmals während des Preß Vorgangs geöffnet werden, um dem Material die Möglichkeit zum Atmen zu geben.

Gemäß der Erfindung ist eine Leitung vorgesehen, durch die dem Zylinderarbeitsraum, d. h. bei einer mit Abwärtshub arbeitenden Presse dem oberhalb des Stempels liegenden Raum, über eine Drosselstelle und einem im entgegengesetzten Sinne den Stempel beaufschlagenden Raum ohne eine verzögernde Drosselung eine unter hohem Druck stehende Flüssigkeit zugeführt wird, so daß eine Verlangsamung der Stempelbewegung in der Arbeitsrichtung erzielt werden kann und der Stempel bei Beendigung der Bewegung dem dann in dem Arbeitsraum entstehenden hohen Flüssigkeitsdruck, vermindert um den hohen, auf den Stempel wirkenden Gegendruck, unterworfen wird.

Das Ausmaß der Drosselung kann mittels eines Ventils einstellbar sein, damit die Geschwindigkeit des Stempels reguliert werden kann.

Es ist vorteilhaft, wenn Mittel vorgesehen sind, die die Zuführung der Hochdruckflüssigkeit zu der Leitung in einem beliebigen Zeitpunkt selbsttätig steuern, um die Stempelgeschwindigkeit herabzusetzen. Beispielsweise kann ein Ventil zwischen die Hochdruckzuführungsleitung und die zum Arbeitsraum führende Leitung eingeschaltet sein, das mechanisch mit dem Stempel oder einem daran befestigten Teil in Berührung kommt und bewegt wird, wenn der Stempel einen bestimmten Punkt seines Arbeitshubes erreicht hat. Ein solches Ventil kann auch dazu dienen, die Drosselstelle kurzzuschließen, d. h. beispielsweise eine Umgehungsleitung zu öffnen, wenn es nicht durch den Stempel beeinflußt ist.

Die Hochdruckflüssigkeit, die dem Stempel zugeführt wird, um eine der Richtung des Arbeitshubes entgegengesetzte Wirkung auf den Stempel auszuüben, wird vorzugsweise in einen um den Stempel herumgeführten, unterhalb des Stempelkopfes liegenden Ringraum geleitet, dessen Querschnittsfläche im Verhältnis zu der dem Zylinderarbeitsraum zugewendeten Fläche des Stempelkopfs klein ist, z. B. io°/o oder weniger davon beträgt.

Ist der Zylinderarbeitsraum für den Ausschub geöffnet, so bewirkt die auf den unterhalb des Stempelkopfs befindliche Ringfläche wirkende Hochdruckflüssigkeit den Rückwärtshub des Stempels. Eine besondere, durch das Hauptsteuerventil hindurchgehende Leitung kann zur Zuführung der Hochdruckflüssigkeit in den Ringraum während des hauptsächlichsten Teils des Rückwärtshubs und auch zum Entleeren dieses Raums vorgesehen werden. während das vorher genannte selbsttätige Ventil die von ihm gesteuerte Zuführungsleitung für die Hochdruckflüssigkeit abschaltet, nachdem durch diese Flüssigkeit der erste Teil des Rückwärtshubs bewirkt wurde.

Die Verbindung zwischen der Drosselstelle und dem Zylinderarbeitsraum oberhalb des Stempelkopfs verläuft über das Hauptsteuerventil, das die Aufgabe hat, den Ringraum für die Zeit des Abwärtshubs mit dem Zylinderraum zu verbinden bzw. den Auslaß des Zylinderarbeitsraums zu öffnen und den Ringraum für die Zeit des Aufwärtshubs über eine besondere Leitung mit der Zuführungsleitung für die Hochdruckflüssigkeit zu verbinden.

Um das Einsetzen großer Geschwindigkeit beim Aufwärtshub zu verzögern, wird der Hauptauslaß des Zylinderarbeitsraums nach einer weiteren Ausbildung gemäß der Erfindung durch ein Vorfüllventil gesteuert, das durch einen mit Hochdruckflüssigkeit beaufschlagten Kolben betätigt wird, dem die Flüssigkeit über ein hydraulisches Verzögerungsventil zugeführt wird. Dieses Ventil weist einen Stufenkolben auf, dessen kleinerer Kolben durch seine Bewegung eine Verbindung zwischen der Hochdruckleitung und dem das Vorfüllventil betätigenden Kolben steuert, während der große Kolbenteil als Dämpfer wirkt und hierzu einen einstellbaren Drosselquerschnitt zwischen den beiderseits dieses Kolbenteils liegenden Räumen aufweist. Dies hat gegenüber einer Verzögerungseinrichtung, die aus einer in einer unmittelbaren Hochdruckzuführungsleitung zu dem Kolben des Vorfüllventils liegenden regelbaren Drosselstelle besteht, den Vorteil, daß der Flüssigkeitsübertritt bei verhältnismäßig geringem Druck und durch verhältnismäßig große Querschnitte erfolgen kann, so daß nicht die Gefahr einer Verstopfung besteht und die Verzögerung infolgedessen konstant bleibt.

In der Zeichnung ist eine bevorzugte Ausführungsform nach der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt Fig. ι eine schematische Übersicht des gesamten hydraulischen Systems, dessen Ventile teilweise im Schnitt dargestellt sind, während die in dieser Zeichnung nicht geschnittenen Ventile in den übrigen Zeichnungen im Schnitt dargestellt sind, und zwar zeigt

Fig. 2 das Verzögerungsventil,
Fig. 3 die Vorfüllventileinrichtung und
Fig. 4 das Einlaßventil.

In Fig. ι ist der untere, feststehende Preßtisch der mit Abwärtshub arbeitenden hydraulischen Formpresse mit 1 und der bewegliche obere Preßtisch oder Stempeltisch mit 2 bezeichnet. Der Stempel 3,, der mittels Hochdruckflüssigkeit in dem Zylinder 4 zum Zwecke des Anhebens oder Absenkens des Preßtisches bewegbar angeordnet ist, weist einen Kopfteil 5 und einen darunterliegenden zylindrischen Körper 6 von etwas geringerem Durchmesser auf, so daß zwischen diesem Körper und der Zylinderwand ein ringförmiger Raum 7 verbleibt. Dieser Ringraum ist über eine Zuführungsleitung 8 mit einer Kammer 9 verbunden, die ein einstellbares Nadelventil g" umgibt und die ihrerseits über eine kurze Leitung 10 mit einem selbsttätigen Kolbenventil M verbunden ist, das im folgenden als Langsamschließventil bezeichnet wird. Der Kolben 12 dieses Ventils hat einen verjüngten Teil 13, so daß ein Ringraum 13" entsteht, der bei der dargestellten Kolbenstellung die kurze Leitung 10 mit der Leitung 14 verbindet, die über das Nadelventil 9" und den durch dieses gebildeten Drosselquerschnitt 14" mit der Kammer 9 und der Leitung 10 in Verbindung steht. Eine Leitung 15 führt von der Leitung 14 zu dem Einlaß A des Hauptsteuer- no ventils 16.

Der Kolben 12 des Langsamschließventils 11 kann durch einen Arm 17, der an dem Stempeltisch 2 befestigt ist, abwärts bewegt werden, wobei dieser Arm mit der Verlängerung iS des Kolbens 12 in Berührung kommt. Der Kolben 12 steht außerdem unter der Wirkung einer Feder 19, die ihn in Richtung nach oben zu bewegen sucht.

Der Einlaß B des Ventils 11 ist über eine Leitung 20 mit einer Hochdruckleitung 21 verbunden, die von einer nicht gezeigten Quelle aus mit Druckflüssigkeit versorgt wird. Dies kann beispielsweise durch eine Kapselschieberpumpe geschehen, .die einen Druck von etwa 70 at liefert. Die Leitung 21 steht über ein Rückschlagventil 22 mit dem Einlaß C des Hauptsteuerventils 16 in Verbindung.

Dieses Steuerventil enthält drei axial hintereinander angeordnete Kolben 23", 23* und 23S die auf einem gemeinsamen Schaft 24 sitzen und in dem Zylinder 25 zum Zwecke des öffnens und Schließens von in diesem Zylinder vorgesehenen öffnungen bewegt werden können. Die Bewegung erfolgt durch einen nicht dargestellten, in dem Zylinder 26 angeordneten, durch Druckluft betätigten Kolben. Der Luftdruck wird durch einen nicht dargestellten Regler bekannter Bauart geregelt. Der auf der einen Seite des Kolbens 23* vorgesehene Raum steht mit dem auf der anderen Seite liegenden Raum über eine Bohrung 2j in Verbindung, die in dem Schaft 24 vorgesehen ist. Packungen 28. die an beiden Enden des Ventilzylinders angeordnet sind, dichten die Austrittsstellen des Schafts ab.

Der Einlaß D des Hauptsteuerventils ist über die Leitung 29 mit dem Einlaß E des hydraulischen Verzögerungsventils 30 verbunden, das in Fig. 2

so im Schnitt dargestellt ist. Dieses Ventil enthält einen Kolben von kleinem Durchmesser, der in dem Zylinder 32 durch Hochdruckflüssigkeit bewegt werden kann und mit einem größeren, hohlen Kolben 33 verbunden ist, der sich in dem Zylinder 34 bewegen kann. Dieser größere Kolben und der zugehörige Zylinder wirken als Dämpfeinrichtung. Hierzu steht der auf der einen Seite des Kolbens 33 befindliche Raum 33" mit dem auf der anderen Seite befindlichen Raum 34" über ein einstellbares Nadelventil 35 und Bohrungen 36, 37, 38 und 39 des Ventilkörpers in Verbindung. Die Kolben stehen unter der Wirkung einer innerhalb des größeren Kolbens vorgesehenen Feder 40, die sich gegen den den Zylinder 34 abschließenden Deckel anlegt, der auch das Nadelventil enthält. Der Zylinderraum 34" steht mit einem kleinen, durch eine Eindrehung 42 des kleinen Kolbens 31 gebildeten Ringraum 41 über eine weitere Eindrehung 43° und eine Längsbohrung 43 innerhalb des kleinen Kolbens in Verbindung. In dem Kolben 33 ist außerdem ein Ventilkörper ioo" mit einem Rückschlagventil 100 vorgesehen, das in geöffnetem Zustand den Zylinderraum 33" mit dem Zylinderraum 34" über die Bohrung 43 und die Eindrehung 43" verbindet. Der Zylinder 32 ist durch einen ausschraubbaren Anschlagstöpsel 32" abgeschlossen.

Von dem Einlaß /^; des Verzögerungsventils führt eine Leitung 44 zu dem Einlaß G einer Ventileinrichtung 45, die im Schnitt in Fig. 3 dargestellt ist und die innerhalb eines auf dem Zylinderkopf 47 der Presse vorgesehenen Vorfüllbehälter 46 angeordnet ist. Die Ventileinrichtung 45 weist einen in einem Zylinder 49 vorgesehenen Kolben 48 auf, der durch Hochdruckflüssigkeit abwärts bewegt werden kann und dabei einen hohlen, kolbenartigen, in dem Zylinder 51 geführten Kreuzkopf 50" mitnimmt. Der Schaft 52 eines Tellerventils 52", das nachstehend als Vorfüllventil bezeichnet wird, wird durch eine schwache Feder 55, die sich gegen einen

βο auf dem Ventilschaft sitzenden Stößelteller anlegt, gegen die Unterseite des Kreuzkopfs gedrückt. Das obere Ende des Zylinders 49 ist durch einen ausschraubbaren Stöpsel 53 und das untere Ende des Zylinders 51 durch Deckel 54 abgeschlossen. Eine Aufwärtsbewegung des Kreuzkopfs 5ο⁰ und des Kolbens 48 wird durch die schwache Feder 55 und eine größere Feder 50 bewirkt, die innerhalb des Kreuzkopfs angeordnet ist und sich gegen den Deckel 54 anlegt. Der untere Teil des Zylinders 51 weist Öffnungen 45⁰ auf, durch die die in dem Behälter 46 vorhandene Flüssigkeit frei ein- und austreten kann und durch die an dem Kolben 48 austretende Leckflüssigkeit in den Behälter gelangen kann, der unter Atmosphärendruck steht. Der Deckel 54 hat eine zentrale Bohrung 56, in die eine sich nach unten in einen Durchgang 58 erstreckende Muffe 57 eingeschraubt ist. Der Durchgang 58 wird durch einen in dem Zylinderkopf 47 vorgesehenen Ring 59 gebildet, der in die Öffnung 60 eingesetzt ist und als Ventilsitz 61 für das Vorfüllventil 52" dient, das zum Öffnen und Schließen des Durchgangs jH in der Muffe 57 auf und ab bewegt werden kann. Die Muffe 57 wird in dem Ring 59 durch einen mit Rippen 63 versehenen Ring 62 zentral gehalten.

Der Behälter 46 ist über eine Leitung 64 mit dem Einlaß H des Hauptsteuerventils 16 verbunden, während eine Überlaufleitung 65 zu einem nicht dargestellten Ablauf führt.

Das Verzögerungsventil 30 ist von seinem Einlaß / aus über eine Leitung 66 mit einem hydraulischen Verstärker 67 verbunden, dessen Bauart nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist, der aber die Erzielung verschiedener Verstärkungsverhältnisse ermöglicht. Die Leitung 66 ist außer- dem bei 66" mit der Leitung 64 verbunden, die nach außen, d. h. im vorliegenden Falle in den Behälter 46 führt. Die Leitung 68 verbindet den Verstärker mit einem durch Druckluft betätigten Einlaßventil 69, das in Fig. 4 im Schnitt dargestellt ist und das dazu dient, den Verstärker mit Hochdruckflüssigkeit zu versorgen. Dies geschieht aus der Leitung 21 über die zu dem Einlaß K des Einlaßventils führende Leitung 70. Das Ventil besteht aus einem Ventilkörper 71, der zwei über eine Öffnung 72 miteinander in Verbindung stehende Kammern 71" und ji^b aufweist, über die auch der Hochdruckeinlaß K mit der Leitung 68 verbunden werden kann. Die Öffnung 72 kann durch ein Tellerventil ■/τ, abgeschlossen werden, das durch einen hohlen, no sich gegen das Ende des Ventilschafts 75 anlegenden Kolben 74 betätigt werden kann. Der Kolben 74 ist in dem Zylinder 76 angeordnet, steht unter der Wirkung einer Feder γγ und wird durch Druckluft betätigt, die von Hand oder durch den nicht n₅ dargestellten, auch das Hauptsteuerventil beeinflussenden Regler reguliert wird.

Eine Leitung 120 verbindet die Druckseite des Verstärkers mit der Zuführungsleitung 21 bei 79 auf der dem Hauptsteuerventil zugewendeten Seite des Rückschlagventils 22 und mit der zu dem Langsamschließventil 11 führenden Leitung 20.

Der Zylinderarbeitsraum 80 oberhalb des Preßstempels ist über die Leitung yS mit dem Einlaß L des Hauptsteuerventils verbunden.

Die Wirkungsweise der hydraulischen Steuervor-

richtung für die Formpresse ist die folgende: Ein Arbeitsspiel der Presse, d. h. das Schließen und öffnen der Formen, erfolgt in fünf Stufen, und zwar i. schnelle Schließbewegung der Presse, 2. langsame Schließbewegung der Presse bei Annäherung an die Schließstellung, 3. Druckverstärkung bei geschlossener Presse, 4. langsame Öffnungsbewegung der Presse und 5. schnelle Öffnungsbewegung der Presse.

In der Zeichnung ist die Presse in der zuletzt genannten fünften Stufe dargestellt, und zwar kurz vor Beendigung der Aufwärtsbewegung des Stempels 3 in dem Zylinder 4. Das Vorfüllventil 52 ist zur öffnung des Durchgangs 58 in dem Zylinderkopf abwärts bewegt. Dies ist durch Beaufschlagung des Kolbens 48 mit der Hochdruckflüssigkeit von etwa 70 at, welcher Druck als Betriebsdruck bezeichnet wird, erzielt worden. Die Druckflüssigkeit wird hierzu der Ventileinrichtung 45 von einer nicht dargestellten Druckpumpe über die Druckleitung 21, den Einlaß C des Hauptsteuerventils 16, die Bohrung 27 in dem Schaft 24 der Kolben 23°, 23*, 23s den Einlaß D des Ventils 16, die Leitung 29, den Einlaß E des Verzögerungsventils 30, den Zylinder as 32 dieses Ventils, in dem der Flüssigkeitsdruck den Kolben 31 zur öffnung des Einlasses F nach rechts geschoben hat, den Einlaß F, die Leitung 44 und den Einlaß G zugeführt. Die unter Atmosphärendruck stehende, in dem Zylinderarbeitsraum 80 oberhalb des Stempels 3 befindliche Flüssigkeit tritt daher durch den Durchgang 58 nach außen, d. h. in den Behälter 46.

Bei der dargestellten Stellung des Hauptsteuerventils kann die unter Betriebsdruck stehende Flüssigkeit von dem Einlaß C zu dem Einlaß A und dann durch die Leitung 15, die Bohrung 14, den Ringraum 13⁰ des Langsamschließventils, das jetzt nur als Durchgang dient, die Bohrung 10, die Kammer 9 des Nadelventils g" und die Leitung 8 in den Ringraum 7, der sich rund um den Stempel 3 erstreckt, gelangen. Da der Arm 17 die Verlängerung 18 des Kolbens 12 nicht berührt, befindet sich der Kolben in seiner höchsten Stellung und verhindert dadurch, daß die Hochdruckflüssigkeit aus j der Leitung 20 über den Einlaß B in das Ventil eintreten kann. Der Zylinderarbeitsraum 80 kann sich j außerdem nach außen, d. h. im vorliegenden Fall in den Behälter 46 über die Leitung 78, den Einlaß L des Hauptsteuerventils 16, den Zylinder 25, j den Einlaß H dieses Ventils und die Leitung 64 entleeren. Der Einlaß H ist mit dem Behälter 46 dauernd über die Leitung 64 verbunden.

Der Einlaß / des Verzögerungsventils 30 ist über die Leitung 66 ebenfalls dauernd mit dem Behälter 46 verbunden. Die Bohrungen 36, 37, 38 und 39 in I dem Ventilkörper und die Zylinderräume 33" und j 34^a beiderseits des Kolbens 33 enthalten unter Atmosphärendruck stehende Flüssigkeit. ■

Infolge Abschluß des Ventils 73 durch die auf den ! Kolben 74 wirkende Feder "]-j kann die Hochdruckflüssigkeit nicht zu dem Verstärker 67 gelangen, solange die Druckluft durch den Regler oder durch j handgesteuerte Alittel von dem Zylinder 76 des Ein- j laßventils abgeschaltet ist. Der Druck in dem System ist dadurch vermindert, und der hohe Druck in der Leitung68 ist auf einen niedrigen Wert abgesunken. Wenn der Stempel 3 seine oberste Stellung in dem Zylinder 4 erreicht hat, findet in dem gesamten System keine Bewegung statt, bis das Hauptsteuerventil in die Abwärtsstellung gebracht wird. Das Arbeitsspiel ist damit also beendet und kann in die Stufe ι des nächsten Arbeitsspiels übergehen.

Stufe ι: Schnelle Schließbewegung der Presse

Das Hauptsteuerventil 16 wird mittels des in dem Zylinder 26 vorgesehenen, durch Druckluft betätigten Kolbens in die Abwärtsstellung gebracht. In dieser Stellung befinden sich die Kolben 23°, 23* und 23^C weiter links, als dies in der Zeichnung dargestellt ist. Dadurch schließt der Kolben 23* den Auslaß C ab und verhindert so den Eintritt der Druckflüssigkeit über den Einlaß A, die Leitung 15, das Langsamschließventil n und die Leitung 8 in den Ringraum 7. Der Ringraum 7 ist dann über die Leitung 15, den Einlaßt des Hauptsteuerventils 16, den zwischen den Kolben 23° und 23^s liegenden Ringraum des Zylinders 25, den Einlaß L und die Leitung 78 mit dem Zylinderraum 80 oberhalb des Stempels 3 verbunden. Gleichzeitig wird die Druckflüssigkeitszuführung zu dem Einlaß G der Ventileinrichtung 45, die über den Einlaß D, die Leitung 29 und den Einlaß E des Verzögerungsventils 30 erfolgte, abgeschnitten, wodurch es der Feder 40 des Verzögerungsventils ermöglicht wird, den großen Kolben 33 aus der in der Zeichnung wiedergegebenen Stellung ganz nach links zu bewegen. Hierbei öffnet sich das Rückschlagventil 100, so daß die Flüssigkeit unmittelbar aus dem Raum 34° durch die Bohrung 43 in den Raum 33" übertreten kann und dabei die in dem Ventilkörper vorgesehenen Bohrungen 36 bis 39 und das Nadelventil 35 umgeht, so daß die Feder den Kolben 33 schnell, ja fast schlagartig zurückbewegen kann.

Der rund um den verjüngten Teil 42 des kleinen Kolbens 31 vorgesehene Ringraum 41 steht dadurch mit dem Einlaß F in Verbindung, von dem aus die Leitung 44 zu dem Einlaß G der Ventileinrichtung 45 führt. Der Zylinder 49 steht dadurch über den Einlaß F, die Bohrung 43 in dem kleinen Kolben 31, den Zylinderraum 34", die Bohrung 39, den Einlaß / und die anschließenden Leitungen 66 und 64 mit der freien Atmosphäre in Verbindung. Der Verstärker bleibt außer Tätigkeit, so daß in der Leitung 20 Druckflüssigkeit von dem Betriebsdruck vorhanden ist.

Die große Feder 50 (s. Fig. 3) der Ventileinrichtung 45 drückt den Kreuzkopf 50° und den Kolben 48 schnell in ihre oberste Stellung in den Zylindern 51 bzw. 49, wodurch der Kreuzkopf sich von dem auf dem Ende des Ventilschafts 52 sitzenden Stößelteller etwas abhebt. Dies ermöglicht es dem Vorfüllventil 52⁰, sich sanft zwangsläufig allein durch die schwache Feder 55 auf seinen Sitz 61 aufzusetzen. Da sich der Stempel 3 schnell abwärts bewegt, wird der größte Teil der in dem Behälter 46 vorhandenen Flüssigkeit durch den Durchgang 58 in den Zy-

linderarbeitsraum 80 hineingezogen, wobei sich das Ventil 52" entgegen der Wirkung der Feder 55 unter dem Druck der von oben auf den Ventilteller wirkenden Atmosphäre öffnet.

Stufe 2: Langsame Schließbewegung der Presse bei Annäherung an die Schließstellung

Bei einer bestimmten Stellung in der Abwärtsbewegung des Stempels 3 berührt der an dem Stempeltisch 2 befestigte Arm 17 die Verlängerung 18 des Kolbens 12 in dem Langsamschließventil 11 und bewegt dadurch diesen Kolben entgegen der Wirkung der Feder 19 abwärts. Der obere Teil des Kolbens 12 unterbricht dadurch die unmittelbare Verbindung zwischen der Leitung 8 und der Leitung 15, die bisher über die Bohrung 10, den Ringraum 13" und die Bohrung 14 bestand, und somit auch die Verbindung zwischen dem Ringraum 7 und dem Zylinderarbeitsraum 80. Dies bewirkt, daß die aus dem Ringraum 7 durch die Leitung 8 austretende Flüssigkeit nunmehr über die Drosselstelle 14" zwischen der Kammer 9 und der Bohrung 14 in die Leitung 15 übertreten muß, so daß die schnelle Abwärtsbewegung des Stempels 3 plötzlieh verlangsamt wird. Zu gleicher Zeit öffnet jedoch der Kolben 12 den Einlaß B, so daß der in der Leitung 20 vorhandene hohe Druck über den Ringraum 13⁰ des Kolbens 12, die Bohrung 10, die Kammer 9 und die Leitung 8 in den Ringraum 7 gelangt, so daß die schnelle Abwärtsbewegung des Stempels nicht nur verlangsamt wird, sondern unter der Wirkung des in dem Ringraum 7 entstehenden hohen Drucks plötzlich abgestoppt wird und sogar in eine Aufwärtsbewegung umgewandelt würde, wenn nicht andere Maßnahmen dies verhindern würden. Das Vorfüllventil 52" schließt sich nämlich unter der Wirkung des in dem Zylinderraum 80 entstehenden Drucks wie ein Rückschlagventil, so daß dieser Zylinderraum abgeschlossen ist, abgesehen von der Leitung 78, über die er über die Einlasse L und A des Hauptsteuerventils 16, die Leitung 15, die Bohrung 14, den Drosselquerschnitt 14⁰ und die Kammer 9 mit der Hochdruckflüssigkeit in der Leitung 8 in Verbindung steht. Dadurch entsteht in dem Zylinderraum 80 ein Druck, dessen Höhe von dem Verhältnis zwischen der oberen Fläche des Stempelkopfs 5 und der Ringfläche unterhalb des Stempelkopfs bestimmt wird. Dieser Druck beträgt etwa ein Zehntel des Betriebsdruckes, der im vorliegenden Fall etwa 70 at beträgt, so daß der Druck der in dem Zylinderraum 80 befindlichen Flüssigkeit etwa 7 at beträgt. Infolgedessen wird Hochdruckflüssigkeit durch den Drosselquerschnitt 14⁰ über die Leitungen 15 und 78 und das Hauptsteuerventil 16 in den Zylinderraum 80 übertreten, so daß sich der Stempel nun langsam abwärts bewegt. In dem Augenblick, in dem der Stempeltisch 2 durch einen Widerstand, beispielsweise durch das Aufeinandertreffen der Preßformen, aufgehalten wird, erhöht sich der Druck der in dem Zylinderraum 80 befindlichen Flüssigkeit dadurch schnell auf den Betriebsdruck von yo at, daß die Hochdruckflüssigkeit durch den Drosselquerschnitt 14" weiterhin übertritt, so daß sich der Druck in dem Raum 80 und in dem Ringraum 7 ausgleicht. Die für den Preßvorgang wirksame Fläche entspricht dann der Fläche des Stempelkopfs 5, vermindert um die Querschnittsfläche des Ringraums 7.

Es sei hier erwähnt, daß es manchmal wünschenswert ist, die Formen für wenige Sekunden allein unter der Wirkung des Gewichts des Stempels 3, des Stempeltischs 2 und anderer mit ihnen verbundener Teile zu schließen und dann erst den vollen hydraulischen Druck anzuwenden. In solchen Fällen wird man den Stempel 3 daher ohne Zuführung von Hochdruckflüssigkeit zu dem Ringraum 7 sich abwärts bewegen lassen, wobei diese Bewegung nur durch den Drosselquerschnitt 14° gesteuert wird, durch den die in dem Ringraum 7 vorhandene Flüssigkeit auf ihrem Weg in den Zylinderraum 80 durchzutreten hat. Um dies zu erreichen, wird man in die zu dem Langsamschließventil 11 führende Leitung 20 ein nicht dargestelltes Abschlußventil einbauen.

Stufe 3: Druckverstärkung bei geschlossener Presse g

Das Ein- und Ausschalten des Verstärkers 67 in dieser Stufe des Arbeitsspiels kann, wie schon erwähnt wurde, von Hand oder durch einen nicht dargestellten Regler erfolgen, der auch das Hauptsteuerventil 16 betätigt. In beiden Fällen ist es wünschenswert, daß das Ein- und Ausschalten unabhängig erfolgt, so daß eine größere Anpassungsfähigkeit der Arbeitsweise erreicht werden kann. Es ist klar, daß ein dauernd arbeitender Verstärker, der beispielsweise beim Anheben des Stempels oder schon während der langsamen Schließbewegung unnötigerweise arbeitet, unerwünscht ist. Außerdem wird der Verschleiß der Ventile geringer sein und das Nadelventil in dem Langsamschließventil 11 bei dem hiedrigeren Betriebsdruck von etwa 70 at sehr viel besser arbeiten als bei Drücken von 140 oder 200 at, wie sie von dem Verstärker erzeugt werden. Die Verstärkung findet daher nur zur Erzeugung einer abschließenden Druckwirkung auf die Formen statt, nachdem die Presse bereits geschlossen und die Formen schon dem Betriebsdruck unterworfen wurden. Bei Handbetätigung kann der Verstärker durch ein besonderes Ventil in Tätigkeit gesetzt werden, das z. B. selbsttätig anspricht, wenn der Druck in dem Arbeitsraum 80 etwa 40 at erreicht.

Beispielsweise können die Formen bei einem Druck von 50 Tonnen geschlossen werden, und nach einem anfänglichen Verbleiben auf diesem Druck kann der Flüssigkeitsdruck auf 100 oder 150 Tonnen erhöht werden, entsprechend einem Steigerungsverhältnis des Verstärkers von 2 : 1 bzw. 3:1. Hierzu wird Druckluft in den oberhalb des Kolbens 74 des Einlaßventils 69 vorhandenen Raum eingeleitet, die den Kolben gegen die Wirkung der Feder γγ und damit auch das Ventil 73 abwärts bewegt und so die Verbindung zwischen der Leitung 68 und dem Einlaß K herstellt. Hochdruckflüssigkeit von Betriebsdruck, also 70 at, gelangt infolgedessen aus der Zuführungsleitung 21 über die Leitung 70, den Einlaß/C, die Kammern 71* und 71" und die Leitung 68 zu dem

Verstärker. Druckflüssigkeit von erhöhtem Druck, je nach der gewünschten Verstärkung von 140 oder 200 at, gelangt dann von dem Verstärker über die Leitung 120, das Verbindungsstück 79 und die Leitung 20 zu dem Langsamschließventil 11 und von dort einerseits über den Ringraum 13", die Bohrung 10, die Kammer 9 und die Leitung 8 zu dem Ringraum 7 und andererseits von der Kammer 9 aus durch den Drosselquerschnitt 14", die Leitung 15, den Einlaß A und den Einlaß L des Hauptsteuerventils 16 und die Leitung 78 zu dem Zylinderraum 80. In beiden Räumen 7 und 80 ist der Druck also gleich. Alle beweglichen Teile des Systems befinden sich jetzt in Ruhe, bis der Verstärker nach einer bestimmten Zeit von Hand oder durch den Regler ausgeschaltet wird. Wird die Druckluft von dem Kolben 74 des Einlaßventils 69 abgeschaltet, so l>e\vegt die Feder 77 den Kolben wieder nach oben, so daß das Ventil 73 durch die auf seineUnterseite wirkende Hochdruckflüssigkeit auf seinen Sitz gedrückt wird. Der erhöhte Druck in dem Leitungssystem senkt sich dann wieder auf den Betriebsdruck ab.

Stufe 4: Langsame Öffnungsbewegung der Presse

Der durch den Regler gesteuerte Luftdruck wird von dem Zylinder 26 abgeschaltet, so daß der in diesem Zylinder befindliche Kolben und damit auch die Kolben 23", 23^ft und 2ß^c nach rechts in die Aufwärtistellung bewegt werden, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist.

Nun geschieht dreierlei. Erstens wird der Zylinderraum 80 mit der Atmosphäre, d. h. im vorliegenden Falle über die Leitung 78, die Einlasse L und H des Hauptsteuerventils 16 und die Leitung 64 mit dem Behälter 46 verbunden; zweitens wird Hochdruckflüssigkeit vom Betriebsdruck durch die Leitung 20, den Ringraum 13⁰ des Langsamschließventils 11, die Bohrung 10, die Kammer 9 sowie durch die Einlasse C und A des Hauptsteuerventils 16, die Leitung 15, die Bohrung 14, den Drosselquerschnitt 14° und die Kammer 9 der Leitung 8 und damit dem Ringraum 7 zugeführt; drittens wird Hochdruckflüssigkeit von dem Einlaß C über die in dem Schaft 24 vorgesehene Bohrung 27 in den Ringraum zwischen den Kolben 23* und 23^C und von dort über den Einlaß D und die Leitung 29 in den Zylinder 32 des Verzögerungsventils 30 geleitet.

Die für den Austritt von Flüssigkeit aus dem Zylinderraum 80 zur Verfügung stehenden Durchtrittsquerschnitte, Einlasse L und H und der Ringraum um den Schaft 24 in dem Zylinder 25, sind für eine schnelle Strömung, insbesondere bei dem verhältnismäßig geringen Druck von etwa 7 at, der in dem Zylinderraum 80 zu Beginn der Aufwärtsbewegung des Stempels 3 herrscht, ungeeignet. Die unter Betriebsdruck stehende Flüssigkeit, die durch den Drosselquerschnitt 14" über die Leitung 8 in den Ringraum 7 gelangt, ist gering, solange das Langsamschließventil 11 mit dem Arm 17 in Eingriff steht und sie nicht unmittelbar in den Ringraum 7 fließen kann. In dem Maße, wie sich der Stempel 3 aufwärts bewegt, wird auch der Kolben 12 nach oben durch die Feder 19 gedrückt, wodurch der Einlaß B nach und nach von dem Ringraum 13⁰ abgeschnitten wird. Hat sich der Stempel 3 so weit aufwärts bewegt, daß der untere Teil des Kolbens 12 den Ringraum 13° vollständig von dem in dem Einlaß B herrschenden Betriebsdruck abgeschnitten hat «so gelangt die unter Betriebsdruck stehende Flüssigkeit nur noch über das Hauptsteuerventil und die Leitungen 15 und 8 in den Ringraum 7, und da dies über den Drosselquerschnitt 14° geschehen muß, so ist die Aufwärtsbewegung des Stempels 3 noch sehr langsam. Gleichzeitig wird der kleine Kolben 31 des Verzögerungsventils 30 entgegen der Wirkung der Feder 40 durch die über den Einlaß £ in den Zylinder 32 eintretende Hochdruckflüssigkeit nach rechts bewegt. Da der große Kolben 33 diese Bewegung mitmachen muß, muß die in dem Raum 33" befindliche Flüssigkeit durch das Nadelventil 35 und die Bohrungen 36 bis 39 in den auf der anderen Seite des Kolbens liegenden Raum 34° herüberfiießen. Dadurch entsteht in dem Raum 33" ein gewisser Überdruck. Bei dem in Fig. 2 dargestellten Verzögerungsventil ist das Verhältnis der Flächen des kleinen Kolbens 31 und des großen Kolbens 33 etwa wie ι : 30, so daß der in dem Raum 33⁰ herrschende Druck etwa 4 at beträgt. Da die unter Druck stehende Flüssigkeit in dem Raum 33" durch das Nadelventil 35 in die Bohrung 36 gepreßt wird, gewährleistet die dabei auftretende Druckverminderung eine gleichbleibende Verzögerung. Als geeignete Verzögerung werden beispielsweise etwa 1 oder 2 Sekunden angesehen. Bei der unter der Wirkung der unter Betriebsdruck stehenden Flüssigkeit erfolgenden Bewegung der Kolljen 31 und 32 wird der Einlaß F geöffnet, so daß die Flüssigkeit durch die Leitung 44 und den Einlaß E in die Ventileinrichtung 45 gelangen kann, wo sie auf den in dem Zylinder 49 vorgesehenen Kolben 48 einwirkt. Dieser Kolben wird entgegen der Wirkung der Federn 50 und 55 abwärts bewegt, wodurch das Vorfüllventil 52" von seinem Sitz 61 abgehoben wird. Die in dem Zylinderraum 80 unter einem Druck von etwa io°/o des Betriebsdrucks, d. h. 7 at, stehende Hochdruckflüssigkeit kann nun durch den Durchlaß 58 in den Behälter 46 übertreten, so daß dem Stempel 3 eine schnelle Aufwärtsbewegung ermöglicht wird.

Das Arbeitsspiel der Presse hat nun die Stufe 5 erreicht, bei der sich die Presse schnell öffnet und die bereits weiter oben beschrieben wurde. Darauf kann ein neues Arbeitsspiel beginnen.

Das hydraulische Steuersystem, wie es vorstehend beschrieben wurde, ergibt eine Presse, die nicht nur mit der größten Leichtigkeit von Hand bedient werden kann, da der die Presse Bedienende gar keine Handgriffe zur Erzielung der äußerst empfindlichen Schließ- und Öffnungsbewegungen der Formen auszuführen hat, sondern es kann auch die gleiche Genauigkeit der Betätigung durch den einfachsten Arbeitsspielregler erzielt werden. Bei automatischer Betätigung brauchen von dem Arbeitsspielregler nur zwei Impulsarten auf das Hauptsteuerventil ausgeübt zu werden, d. h. ein aufwärts und ein abwärts gerichteter.

Der für die Druckflüssigkeit benötigte Druck

kann leicht durch eine einfache Kapselschieberpumpe erzeugt werden, die die Steuerungssysteme von zwölf Pressen versorgen kann.

Das Anheben des Stempels durch dem Ringraum zugeführte Druckflüssigkeit bedeutet, dall keine Rückstoßpressen verwendet zu werden brauchen und die Unterhaltungskosten verringert werden. Pressen mit Rückstoßstempeln können auch mit einem Steuersystem der beschriebenen Art betrieben werden, wobei der Zylinderraum eines Rückstoßstempels jeweils an die Stelle des Ringraums ~ tritt. Ein zweiter hydraulischer Zylinder kann an dem unteren Preßtisch vorgesehen werden.

Die aus den verschiedenen, vorstehend beschriebenen Einzelteilen bestehende Steuervorrichtung ist billig herzustellen, einfach und ohne Störung in Betrieb zu halten und zur Durchführung der kompliziertesten Preßvorgänge bei selbsttätiger Steuerung geeignet. Sie ist vielseitig, nicht nur in der Formao preßtechnik, sondern auch für andere Preßvorgänge anwendbar, wenn ein mit verschiedenem Druckverhältnis arbeitender Verstärker verwendet wird, da sie dann in einer Presse die Verwendung dreier verschiedener Drücke, z. B. 50, 100 und 150 Tonnen, ermöglicht, ohne daß einzelne, für veränderlichen Druck geeignete teure Pumpen oder mit Energieverlusten arbeitende Reduzierventile verwendet zu werden brauchen.

Claims

PATE NTANSPRl": CH E:

1. Steuervorrichtung für hydraulische Pressen, bei denen unter hohem Druck stehende Flüssigkeit in einer eine Rückwärtsbewegung des Preßstempels hervorrufenden Richtung auf den StJmpel wirkt, dadurch gekennzeichnet, daß eine Leitung (10) vorgesehen ist, durch die dem Zylinderarbeitsraum, d. h. bei einer mit Abwärtshub arbeitenden Presse dem oberhalb des Stempels (3) liegenden Raum (80), über eine Drosselstelle (14°) und einem im entgegengesetzten Sinne den Stempel (3) beaufschlagenden Raum (7) ohne eine verzögernde Drosselung eine unter hohem Druck stehende Flüssigkeit zugeführt wird, so daß eine Verlangsamung der Stempelbewegung in der Arbeitsrichtung erzielt werden kann und der Stempel (3) bei Beendigung dieser Bewegung dem dann in dem Arbeitsraum (80) entstehenden hohen Flüssigkeitsdruck, vermindert um den hohen, auf den Stempel wirkenden Gegendruck, unterworfen wird.

2. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselstelle (14") der Leitung (10) durch ein Ventil (9°) veränderbar ist, so daß die Geschwindigkeit der Stempelbewegung reguliert werden kann.

3. Steuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch Mittel (11, 17, 18), die die Zuführung der Hochdruckflüssigkeit zu der Leitung (10) zur Verzögerung der Stempelgeschwindigkeit in einem beliebigen Zeitpunkt selbsttätig steuern.

4. Steuervorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel ein Ventil (11) umfassen, das zwischen die Hochdruckzuführungsleitung (20) und die Leitung (10) eingeschaltet ist und mechanisch mit dem Stempel

(3) oder einem daran befestigten Teil (17) in Berührung kommt und bewegt wird, wenn der Stempel einen bestimmten Punkt seines Arbeitshubs erreicht hat.

5. Steuervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Stempel (3) einen unterhalb des Kopfteils (5) angeordneten Ringraum (7) aufweist, in den die den Gegendruck ausübende Hochdruckflüssigkeit geleitet wird.

6. Steuervorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückwärtsbewegung des Stempels (3) durch die Wirkung der in den Ringraum (7) geleiteten Hochdruckflüssigkeit auf die auf der Unterseite des Stempelkopfs

(5) vorgesehene Ringfläche erfolgt.

7. Steuervorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine Leitung (15, 14, 13", 10, 8), durch die die Hochdruckflüssigkeit wäh- s₅ rend des Hauptteils der Rückwärtsbewegung dem Ringraum (7) zugeführt wird.

8. Steuervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinderarbeitsraum (80) ein hydraulisch betätigtes Ventil (52⁰) zur Steuerung des Auslasses der in dem Raum vorhandenen Druckflüssigkeit aufweist.

9. Steuervorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (52") durch einen Kolben (48) betätigt wird, der durch über ein Verzögerungsventil (30) geleitete Hochdruckflüssigkeit beaufschlagt wird.

10. Steuervorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Verzögerungsventil (30) einen Stufenkolben aufweist, dessen kleinerer Kolbenteil (31) durch seine Bewegung die Verbindung zwischen der Hochdruckleitung (29) und der Zuführungsleitung (44) zu dem hydraulisch betätigten Ventil (52°) steuert, während der größere Kolbenteil (33) eine regelbare Drosselverbindung (35 bis 39) zwischen den beiderseits des Kolbens befindlichen Zylinderräumen (33", 34^a) aufweist und als Dämpfer wirkt.

11. Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7 oder nach einem der Ansprüche 8 bis 10, soweit sie auf Anspruch 5 zurückbezogen sind, gekennzeichnet durch ein Hauptsteuerventil (16), das die Verbindung zwischen dem Ringraum (7) und dem Zylinderarbeitsraum (80) und die Zuführung der Hochdruckflüssigkeit zu dem Verzögerungsventil (30) steuert.

12. Steuervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Verstärker (67), der den Druck der zur Presse geleiteten Flüssigkeit erhöht.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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