DE2223708C3

DE2223708C3 - Steuerung für hydraulische Freiform-Schmiedepressen

Info

Publication number: DE2223708C3
Application number: DE19722223708
Authority: DE
Inventors: Hans-Joachim 4000 Duesseldorf Pahnke
Original assignee: Maschinenfabrik Sack 4000 Duesseldorf GmbH
Current assignee: Maschinenfabrik Sack 4000 Duesseldorf GmbH
Priority date: 1972-05-16
Filing date: 1972-05-16
Publication date: 1979-12-13
Also published as: DE2223708B2; DE2223708A1

Description

Die Erfindung bezieht sicii auf eine Steuerung für hydraulische Freiform-Schmiedepre. ien mit für Rückzug und Antriebszylinder getrennt angeordneten und unabhängig voneinander steuerbaren Kolbenventilen sowie einem über ein Überdruckventil abgesicherten Druckmittelantrieb mittels einer Pumpe und einer gesteuerten Vorfüllung aus einem Druckmittelbehälter.

Freiform-Schmiedepressen müssen sehr schnell arbeiten, damit durch die Berührung von Werkzeug und Werkstück keine allzu große Abkühlung eintritt. Es sind daher in der Regel hohe Arbeitsgeschwindigkeiten und kurze Umsteuerzeiten erforderlich, um den im Arbeitszylinder verschieblich gelagerten Arbeitskolben mit dem daran befestigten Werkzeug rasch hin- und herbewegen zu können. Das dazu erforderliche hydraulische Umsteuern des Arbeitszylinders ist mit erheblichen Schwierigkeiten verbunden, da das im Arbeitszylinder verdichtete Druckmittel innerhalb einer möglichst kurzen Zeit entspannt werden muß, damit andernfalls auftretende Schaltstöße möglichst vermieden werden. Aus diesem Grunde werden daher derartige Pressen normalerweise mit Vier-Ventil-Steuerungen oder Vier-Wege-Kolbenschiebern ausgerüstet. Zum Vorfüllen der Zylinder bei der Leerabwärtsbewegung und zum schnellen Entleeren der Zylinder bei der Rückzugbewegung sind zusätzliche Füllventile vorgesehen (»Stahl und Eisen«, 24. August 1967, Seiten W/998; »Metal Forming«, März 1968, S. 80). Außerdem ist es auch bekannt, Entspannungsventile anzuwenden, da vor dem Umschalten der Kolbenventile am Ende des Pressenhubes die Zylinder entspannt werden müssen.

Während hydraulische Steuerungen mit Sitzventilen und Füllventilen bei starkem Verschleiß sehr störanfällig sind und das harte Arbeiten der Füllventile nachtei lig ist, haben Vier-Wege-Kolbenschieber-Steuerungen eine durch die Bauform des Schiebers bedingte Abhängigkeit der Öffnungs- und Schließwege der einzelnen Ventilkammern, so daß diese nicht auf die günstigste Schaltweise einstellbar sind. Vor allem aber ermöglichen die bisher üblich angewandten Steuerungssysteme nur verhältnismäßig wenige Variationen für den Arbeitsablauf. Bei einer bekannten Schmiedepresse (»Stahl und Eisen«, 91/1971, Nr. 8, S. 434) werden zwar

ίο — um eine höhere Geschwindigkeit zu erzielen — die Rückzugszylinder mit den Hauptzylindern kurzgeschlossen, jedoch wird hier nur ein zweistufiger Arbeitsablauf erreicht: entweder volle Preßkraft bei reduzierter Geschwindigkeit oder reduzierte Preßkraft bei erhöhter Geschwindigkeit. Diese Presse ist mit einem getrennten Füllventil versehen.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht daher darin, eine für Freiform-Schmiedepressen der eingangs genannten Art geeignete Steuerung zu schaffen, die bei einfachem Aufbau nicht nur eine große Anzahl von Variationen für den Arbeitsablauf ermöglicht, sondern auch günstigste Steuermöglichkeiten erlaubt und das bisher erforderliche, aufwendige Füllventil nicht mehr benötigt. Diese Aufgabe wird gemäß dem Kennzeichen des Anspruchs I dadurch gelöst, daß das Kolbenventil für den Antriebszylinder mit größeren Durchflußquerschnittün versehen und im Füllzug angeordnet ist und daß ferner dem Kolbenventil für den Rückzug ein damit in Verbindung stehendes, federbela stetes, steuerbares Druckventil hydraulisch parallel ge schaltet ist. Bei einer derart ausgebildeten Steuerung können die bisher erforderlichen Füllventile wegfallen, da deren Funktion durch das dem Arbeitszylinder zugeordnete Kolbenventil mit übernommen wird. Die er- findungsgemäße Steuerung zeichnet sich somit durch einen vergleichsweise einfachen und störunanfälligen Aufbau aus und ermöglicht darüber hinaus nicht nur ein weiches Arbeiten, sondern auch verhältnismäßig viele Variationen für den Arbeitsablauf. Die unabhängige Betätigung der getrennt voneinander angeordneten Kolbenventile für den Arbeitszylinder und die Rückzugzylinder, und zwar in Verbindung mit einem federbelasteten, steuerbaren, dem Kolbenventil für die Rückzugzylinder hydraulisch parallel geschalteten, als Bremsventil funktionierenden Druckventil, ergibt eine große Anzahl von Steuerungsmöglichkeiten. Das steuerbare Druckventil (Bremsventil) besitzt ein übliches Vorsteuerungsventil, durch welches das Druckventil auf- und zugesteuert werden kann. In zugesteuer- ter Stellung wirkt es als Sicherheitsventil, in aufgesteuerter Stellung als Drosselventil und bestimmt die Absenkgeschwindigkeit des bewegten Pressenrahmens. Bei der Wirkung als Sicherheitsventil ist das Druckventil auf einen Sicherheitsdruck eingestellt, bei welchem der Pressenrahmen in seiner Lage festgehalten wird. Beim Absenken kann das Druckventil auf verschiedene Drosselwerte, entsprechend der gewünschten Absenkgeschwindigkeit, eingestellt werden.

In zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung ist

to das Bremsventil hydraulisch betätigbar.

Ferner ist das federbelastete Bremsventil zweckmäßigerweise als bei Überschreiten eines bestimmten Höchstdruc.kes in den Rückzugzylindern öffnendes Überdruckventil ausgebildet.

⁶i> Bei einer Steuereinrichtung für eine Presse mit drei Arbeitszylinderu und zwei Rückzugzylindern ist erfindungsgemäß dem mittleren der nebeneinanderliegenden Arbeitszylinder ein Kolbenventil und den beiden

auöenljegenden Arbeitszyliridern ein gemeinsames Kolbenventil zugeordnet. Durch dieses gemeinsame Kolbenventil kann somit eine zusätzliche Druckbeaufschlagung der Arbeitszylinder erreicht werden, so daß die erfindungsgemäße Steuerung eine Presse zu ver- s wirklichen erlaubt, die durch sechs verschiedene Preßkraft- und Geschwindigkeitsstufen gekennzeichnet ist und sich somit, insbesondere bei einer Freiform-Schmiedepresse, durch eine optimale Wirkungsweise auszeichnet

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigt in jeweils schematischer Darstellung

F i g. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel der hydraulisehen Steuereinrichtung,

F i g. 2 eine zweite Ausführungsform der hydraulischen Steuereinrichtung und

F i g. 3 eine abgewandelte Ausführungsform der in F i g. 2 dargestellten Steuereinrichtung.

Eine Druckflüssigkeitspumpe I steht über eine Saugleitung 2 mit einem unter Fülldruck stehende¹: Druckmittelbehälter 3 in Verbindung. In der Pumpendruckleitung 4 befindet sich ein Rückschlagventil 5; zwischen diesem und der Pumpe I ist ein Überdruckventil 6 angeschlossen. In die Pumpendruckleitung 4 ist ein in zwei Positionen verstellbares Entspannungsventil 7 eingebaut, das über die Saugleitung 2 mit dem Druckmittelbehälter 3 in Verbindung gebracht werden kann. Ferner sind in die Pumpendruckleitung 4 mechanisch getrennt voneinander angeordnete und unabhängig voneinander zu betätigende Kolbenventile 8 und 9 eingebaut. Beide Kolben ventile lassen sich in eine Stellung »a« und eine Stellung »6« bringen. Das Kolbenventil 8 steht über eine Verbindungsleitung 11 mit der Druckseile 12 eines Arbeitszylinders 13 in Verbindung, der sich in einem das Werkzeug 14 tragenden Maschinenteil IS befindet Relativ zum Arbeitszylinder 13 ist ein Arbeitskolben 16 axial verschiebbar. Seitlich neben dem als Hauptzylinder ausgebildeten Arbeitszylinder 13 befinden sich Rückzugzylinder 17,18, die zusammen mit Kolben 19, 21 Rückzugkammern 22, 23 bilden. Auf der Rückzugseite 22, 23 der Rückzugzylinder 17, 18 ist eine Ablaufleitung 24 angeschlossen, in der ein als Überdruckventil ausgebildetes Druckventil 25 sitzt, dessen Auskß ebenfalls über die Saug-eitung 2 mit dem Druckmittelbehälter 3 in Verbindung steht. Das federbclastete und in seinem Durchströmquerschnitt einstellbare Druckventil 25 kann durch eine nicht dargestellte hydraulische Versteuerung in Öffnungsstellung gebracht werden. Das Entspannventil 7 kann zum Entspannen der Arbeitszylinders 13 unabhängig von den Kolbenventilen 8 und 9 vor deren Umsteuerung geschaltet werden.

Mit der in F i g. I dargestellten Steuereinrichtung ergeben sich folgende Betriebsmöglichkeiten der Presse: Zum Absenken der Presse mit hoher Arbeitsgeschwindigkeit befindet sich das Oberdruckventil 6 in seiner Offenstellung und das Druckventil 25 wird durch die hydraulische Versteuerung in seine Offenstellung ge- to bracht. Das Kolbenventil 8 nimmt seine Schaltstellung »3« und das Kolbenventil 9 die Schaltstellung »b« ein. In diesen Stellungen der einzelnen Ventile strömt das Druckmittel der Rückzugzylinder 17, 18 über das Druckventil 25 in den Druckmittelbehälter 3, während die Druckseitc 12 des Hauptarbeitszylinders 13 über das Kolbenventil 8 mit i'Pter Niederdruck stehendem Betriebsmittel aus dem Druckmittelbehälter 3 gefüllt wird. Die Absenkgeschwindigkeit der Presse wird durch den am Druckventil 25 eingestellten öffnungs· querschnitt bestimmt.

Beim Pressen mit reduzierter Preßkraft und hoher Arbeitsgeschwindigkeit werden das Druckventil 25 und das Überdruckventil 6 geschlossen. Das Kolbenventil 8 befindet sich in seiner Schaltstellung »a«, während das Kolbenventil 9 seine Schaltstellung »bn einnimmt. Es kann somit Druckmittel von der Druckflüssigkeitspumpe 1 über die Druckleitung 4 und das zur Verbindungsleitung ti geöffnete Kolbenventil 8 in die Druckseite 12 des Arbeitszylinders 13 einströmen. Bei der dabei erfolgenden Arbeitsbewegung der Presse wird aus den Rückzugseiten 22, 23 der Rückzugzylinder 17, 18 Flüssigkeit verdrängt, die über die Ablaufleitung 24 und das einen Durchfluß gestattende Kolbenventil 9 ebenfalls über das Kolbenventil 8 in den Hauptarbeitszylinder 13 einströmt und damit die Arbeitsgeschwindigkeit entsprechend dem Verhältnis der Kolbenflächen zueinander erhöht, wobei sich die größtmögliche Preßkraft aus der Differenz der wirksamen Flächen, des Hauptarbeitszylinders 13 und der Rückzugzylinder 17 und 18 ergibt

Beim Pressen mit voller Preßkraft und reduzierter Arbeitsgeschwindigkeit ist das Überdruckventil 6 geschlossen, das Druckventil 25 geöffnet, während das Kolbenventil 8 und das Kolbenventil 9 sich in ihren Schaltstellungen »a« befinden. In diesem Fall fördert die Druckmittelpumpe 1 Druckflüssigkeit über das Kolbenventil 8 und die Verbindungsleitung U in die Druckseite 12 des Hauptarbeitszylinders 13. Da die Verbindung zwischen der Pumpendruckleitung 4 und der Ablaufleitung 24 durch das Kolbenventil 9 gesperrt ist, hingegen eine Verbindung der Ablaufleitung 24 mit der Saugleitung 2 über das Druckventil 25 besteht, strömt Flüssigkeit aus den Rückzugzylindern 17. 18 über die genannte Verbindung in den Druckmittelbehälter 3 zurück.

Beim Rückzug des Arbeitszylinders sind das Überdruckventil 6 und das Druckventil 25 geschlossen; die Kolbenventile 8 und 9 befinden sich in ihren Schaltstellungen »fx<. In diesem Fall fördert die Druckmittelpumpe 1 über das geöffnete Kolbenventil 9 und die Ablaufleitung 24 Druckflüssigkeit in die Rückzugseite 22, 23 der Rückzugzylinder 17,18, während dabei Druckmittel von der Druckseite 12 des Hauptarbeitszylinders 13 über die Verbindungsleitung U und das Kolbenventil 8 in die Saugleitung 2 strömt und damit in den Druckmittelbehälter 3 ausgestoßen wird.

Die in F i g. 2 dargestellte hydraulische Steuereinrichtung entspricht ini Prinzip der in F i g. I erläuterten Einrichtung, so daß für gleiche Teile gleiche Bezugszeichen benutzt werden. Ein wesentlicher Unterschied gegenüber der ersten Ausführungsform besteht darin, daß an die Pumpendruckleitung 4 ein weiteres, dem Kolbenventil 8 entsprechendes Kolbenventil 26 angeschlossen ist, das über eine Zylinderleitung 27 mit durch die Kolben 19, 21 von den Rückzugseiten 22, 23 getrennten Druckseiten 28, 29 der Rückzugzylinder 17,18 in Verbindung steht. Auf diese Weise wird eine Presse mit drei Arbeitszylindern und zwei Rückzugszylindern 17,18 geschaffen. Der im Durchmesser grö3eie Hauptarbeitszylinder 13 liegt in der Mitte, während sich die beiden im Durchmesser kleineren Arbeitszylinder 28, 29 seitlich davon befi iHen. Der Einfachheit halber werden im folgenden der mittlere Arbeitszylinder als Hauptarbeitszylinder und die Druckseiten 28, 29 der Rückzugzylinder 17, 18 als Arbeitszylinder bezeichnet.

Fei einer solchen dreistufigen Presse sind auf Grund der erfindungsgemäß ausgelegten hydraulischen Steuereinrichtung folgende sechs verschiedene Preßkraft- und Geschwindigkeitsstufen erzielbar:

Beim Pressen in der ersten Stufe sind das Überdruckventil 6 und das Druckventil 25 geschlossen, während die Kolbenventile 8 und 9 ihre Schaltstellungen »tx< und das Kolbenventil 26 seine Schaltstellung »a« einnehmen. In diesem Fall strömt das von der Druckmittelpumpe 1 geförderte Druckmittel über die Pumpendruckleitung 4 und das Kolbenventil 26 sowie die ZyMnderleiiung 27 in die beiden außenliegenden Arbeitszylinder 28. 29. Zusammen damit strömt über das in Offenstellung befindliche Kolbenventil 9 das aus den Rückzugseiten 22, 23 der Rückzugzylinder 17, 18 verdrängte Druckmittel ebenfalls über das Kolbenventil 26 und die Zylinderleitung 27 in die Arbeitszylinder 28. 29. Prrßkraft und Arheittppsrhwindigkeit werden somit durch die Fördermenge der Pumpe 1 und die wirksame Fläche in den beiden Rückzugzylindern 17 und 18 be- ao stimmt.

Beim Pressen in Stufe zwei ist das Überdruckventil 6 geschlossen, hingegen das Druckventil 25 geöffnet, während sich das Ventil 8 in seiner Schaltstellung »tx< und die beiden Kolbenventile 9 und 26 in ihren Schalt-Stellungen »a« befinden. Die von der Pumpe geförderte Flüssigkeitsmenge strömt somit über die Pumpendruckleitung 4 über das geöffnete Kolbenventil 26 in die Arbeitszylinder 28, 29, während gleichzeitig die dabei verdrängte Flüssigkeit aus den Rückzugseiten 22, 23 der Rückzugzylinder 17, 18 über die Ablaufleitung 24 und das geöffnete Druckventil 25 in den Behälter 3 abströmt. Die Presse arbeitet daher mit geringer Geschwindigkeit, aber hoher Preßkraft, die durch die wirksamen Flächen in den Arbeitszylindern 28 und 29 bestimmt wird.

Beim Pressen in Stufe drei sind das Überdruckventil 6 und das Druckventil 25 geschlossen; die Kolbenventile 9 und 26 befinden sich in ihren Schaltstellungen »£x<. während das Kolbenventil 8 seine Schaltstellung »a« einnimmt. In diesem Fall kann Druckmittel von der uruckmiueipumpe i über ciie rumperiuiucMcuuiig 4 sowohl über das Kolbenventil 8 und die Verbindungsleitung 11 in die Druckseite 12 des Hauptarbeitszylinders 13 als auch gleichzeitig über das Kolbenventil 9 und die Ablaufleitung 24 in die Rückzugseiten 22, 23 der Rückzugzylinder 17, 18 eintreten. Preßkraft und Arbeitsgeschwindigkeit der Presse entsprechen daher der wirksamen Fläche am Hauptarbeitszylinder 13 abzüglich der Ringflächen in den Rückzugzylindern 17, 18

Beim Pressen in der Stufe vier ist das Überdruckven til 6 geschlossen, das Druckventil 25 geöffnet: die Ko benventile 8 und 9 befinden sich in ihrer Schaltstcllun »a«, während das Kolbenventil 26 seine Schaltstellun. »tx< einnimmt. Die gesamte von der Pumpe I geförder te Druckflüssigkeit strömt somit Ober die Pumpen druckleitung 4, das Kolbenventil 8 und die Verbin dungsleitung 11 in die Druckseite 12 des Hauptarbeit Zylinders 13. Die Kolbenventile 9 und 26 sind abge sperrt, so daß die Preßkraft und die Arbeitsgeschwin digkeit ausschließlich von der Pumpenfördermenge um der Zylinderfläche des Arbeitszylinders 13 abhängen.

In der fünften Preßstufe sind das Überdruckventil und das Druckventil 25 geschlossen, das Kolbenventil nimmt seine Schaltstellung »3«, das Kolbenventil 9 sei ne Schaltstellung »b« und das Kolbenventil 26 sein Schaltstellung »3« ein.

Damit sind alle Kolbenventil 8, 9, 26 für den Durch fluß geöffnet, so daß sich die Preßkraft und die Arbeit geschwindigkeit aus den wirksamen Flächen an Hauptarbeitszylinder 13, zuzüglich der Flächen an de Arbeitszylindern 28 und 29, abzüglich der Flächen a den Rückzugzylindern 17 und 18, ergeben.

Beim Pressen in der Stufe sechs ist das Überdruck ver/.il 6 geschlossen, das Druckventil 25 geöffnet, un alle H<-ei Kolbenventile 8, 9 und 26 nehmen ihre Schalt stellung »3« ein. Es ist somit das Kolbenventil 9 abge sperrt, hingegen sind die Kolbenventile 8 und 26 fü einen Durchfluß geöffnet, so daß sich bei geringster Ar beitsgeschwindigkeit die grollte Preßkraft durch di wirksamen Kolbenflächen am Arbeitszylinder 13 zu züglich der Flächen an den Arbeitszylindern 28 und 2< ergibt.

Die in F i g. 3 dargestellte Ausführung entsprich grundsätzlich der Ausführung nach F i g. 2, lediglich mi dem Unterschied, daß die Kolbenventile 8 und 26 in de Nähe der Arbeitszylinder 13, 28, 29 angeordnet sind die Wirkungsweise bleibt gleich. Durch diese Anord nung ergeben sich jedoch wesentliche Vorteile bei de Druckbeaufschlagung hinsichtlich der Erwärmung de \J\ UIMIIIUC13 UIIU CIIICI ZÜglgCft DCtl ICUS W CI5C. Ott Verbindungsleitung 11 und die Zylinderleitung 27 kön nen damit erheblich verkürzt werden, wodurch siel nicht nur ein baulicher Vorteil ergibt, sondern bein Umsteuern auf Pressen kann darüber hinaus die Druck leitung 4 schon bis kurz vor die Arbeitszylinder unte Druck gebracht werden; dadurch läßt sich die Druck aufbauzeit wesentlich verkürzen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Steuerung für hydraulische Freiform-Schmiedepressen mit für Rückzug und Antriebszylinder getrennt angeordneten und unabhängig voneinander steuerbaren Kolbenventilen sowie einem über ein Überdruckventil abgesicherten Druckmittelantrieb mittels einer Pumpe und einer gesteuerten Vorfüllung aus einem Druckmittelbehälter, dadurch gekennzeichnet, daß das Kolbenventil (8) für den Antriebszylinder (13) mit größeren Durchflußquerschnitten versehen und im Füllzug angeordnet ist und daß ferner dem Kolbenventil (9) für den Rückzug (17,18) ein damit in Verbindung stehendes, federbelastetes, steuerbares Druckventil (25) hydraulisch parallel geschaltet ist.

2. Steuerung nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß das Druckventil (2S) hydraulisch betätigbar ist.

3. Steuerung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckventil (23) als ein bei Überschreiten eines bestimmten maximalen Drukkes im Rückzug (17, 18) öffnendes Überdruckventil ausgebildet ist.

4. Steuerung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß bei weiteren zwei Antriebszylindern (28, 29) diesen ein gemeinsames, ebenfalls für die Füllung geeignetes Kolbenventil (26) zugeordnet ist.