DE2911820A1

DE2911820A1 - Schnittschlagdaempfungseinrichtung fuer stanzpressen, insbesondere hydraulische stanzpressen

Info

Publication number: DE2911820A1
Application number: DE19792911820
Authority: DE
Inventors: Hans Schoen
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1979-03-26
Filing date: 1979-03-26
Publication date: 1980-10-16
Also published as: GB2044657A; IT1127005B; FR2479088A1; SE8002285L; IT8048252A0; DE2911820C2; DK118280A; US4311086A

Description

Schnittschlagdämpfungseinrichtung für Stanzpressen, insbesondere hydraulische Stanzpressen

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Schnittschlagdämpfung für Stanzpressen, insbesondere hydraulische Stanzpressen, enthaltend wenigstens zwei in bezug auf den Stößel symmetrisch angeordnete Kolben-Zylinder-Anordnungen (Dämpfungszylinder), die zumindest in der letzten Phase des Arbeitshubes zwischen Pressenstößel und Maschinenständer drucknachgiebig eingespannt sind und deren Druckräume an eine Anordnung zur Druckmittelsteuerung angeschlossen sind.

Der Arbeitshub einer Stanzpresse kann vereinfacht in eine Druckaufbauphase und eine Schnittbruchphase unterteilt werden. Während der Druckaufbauphase wird das Werkstück plastisch verformt, während gleichzeitig Pressenständer und Preßwerkzeuge entsprechend ihrer Elastizität einer Dehnung bzw. Längung unterworfen werden. Sie speichern hierbei Energie entsprechend der maximalen Schnittkraft. Im Moment des Schnittbruches wird diese Energie schlagartig frei; sie wird in Schwingungsenergie umgewandelt und als Lärm abgestrahlt. Bei hydraulischen Stanzpressen tritt im Moment des Schnittbruches außerdem eine explosionsartige Beschleunigung des Pressenstößels ein. Diecse Vorgänge laufen in Bruchteilen einer Millisekunde ab und bewirken neben dem unerwünschten Lärm auch einen erhöhten Verschleiß des Werkzeuges und der Maschine.

Zur Bekämpfung bzw. Behebung dieser unerwünschten Erscheinungen sind neben anderen Maßnahmen auch hydraulische Einrichtungen zur Schnittschlagdämpfung bekannt geworden. Hauptbestandteil einer solchen Einrichtung ist ein hydraulischer Dämpfungszylinder, der eine Gegenkraft erzeugt und verhindern soll, daß sich der Maschinenständer

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nach dem Schnittbruch schlagartig entspannen kann. Die bislang bekannten Einrichtungen dieser Art haben vor allem den Nachteil, daß durch die Gegenkraft des Dämpfungszylinders ein Großteil der Preßkraft verloren geht.

Um Preßkraftverluste nach Möglichkeit zu vermeiden, ist man dazu übergegangen, die Kraft des Dämpfungszylinders durch eine Ventilanordnung in geeigneter Weise zu steuern. Aus der DE-OS 25 12 822 ist eine Einrichtung mit einer solchen Steuerung bekannt. Bei dieser Einrichtung ist am Dämpfungszylinder ein Entlastungsventil angeschlossen, welches von einer Druckregeleinrichtung so gesteuert wird, daß beim Eintritt des Schnittschlagee ihr Durchgangsquerschnitt verkleinert wird. Diese Einrichtung ist verhältnismäßig aufwendig und hat außerdem den Nachteil, daß eine genaue Justierung der Übertragungsglieder entsprechend den Hubverhältnissen und der jeweiligen Lage des Schnittbruchpunktes erforderlich ist.

Die Erfindung will diesen Schwierigkeiten und Unzulänglichkeiten abhelfen. Sie zielt darauf ab, eine Einrichtung zur aktiven Schnittschlagdämpfung zu schaffen, durch die eine nahezu völlige Beseitigung des Schnittschlaggeräusches erreichbar ist und die dennoch nur einen sehr geringfügigen Verlust an Preßkraft verursacht, die hinsichtlich der Dämpfungszylinder bei üblichen Stanzpressen ohne nennenswerten Platzbedarf leicht einsetzbar ist und bei der die Drucksteuerung der Dämpfungszylinder mit einfachen, funktionssicheren hydraulischen Mitteln bewirkt wird.

Ausgehend von einer Einrichtung zur Schnittschlagdämpfung der eingangs genannten Art löst die Erfindung die gestellte Aufgabe durch eine Steueranordnung mit folgenden Merkmalen:

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a) in einem Gehäuse sind zwei in gleicher kchr.vichtung bewegliche Ausweichkolben angeordnet, die jeweils mit einer Schrägfläche auf entgegengesetzten Seiten an einem senkrecht zur Bewegungsrichtung der Ausweichkolben beweglichen Steuerkeil anliegen und deren Druckräume unabhängig voneinander mit je einem Druckraum der Dämpfungszylinder verbunden sind,

b) am Steuerkeil greift an seinem der Keilspitze benachbarten Ende ein Steuerkolben an, in dessen Druckraum Druckmittel in Abhängigkeit vom Druck im Hauptzylinder des Pressenstößels eingeleitet wird,

c) am Steuerkeil greift ferner auf der vom Steuerkolben abgewandten Seite ein Gegensteuerkolben an,, dessen Druckraum an eine Druckflüssigkeitsquelle und an ein hydraulisches Druckregelgerät angeschlossen ist,

d) beim Arbeitshub des Pressenstößels wird der Steuerkeil durch die Kräfte der Kolben gegen die Kraft des Gegensteuerkolbens derart bewegt, daß durch die Verschiebung der Ausweichkolben und die damit verbundene Vergrößerung ihrer Druckräume die Dämpfungszylinder bis zum Moment des Schnittbruches synchron mit dem Pressenstöße] nachgeben, und

e) beim Schnittbruch wird infolge des Druckabfalls im Hauptzylinder und des gleichzeitigen Absinkens der Kraft des Steuerkolbens gegen null der Steuerkeil blockiert und damit das Nachgeben der Dämpfungszylinder unterbunden, so daß sie wie starre Körper wirken und ein schlagartiges Durchbrechen des Pressenstößels verhindern.

Vorteilhafterweise wird der Druckraum des Steuerkolbens direkt an den Hauptzylinder des Pressenstößels angeschlossen.

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Eine zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung besteht in
der Verwendung eines hydraulisch beeinflußbaren Druckregelgerätes, welches mit seinem Steueranschluß über eine Leitung mit dem Hauptzylinder verbunden ist.

Die nach der Erfindung ausgebildete Steueranordnung bietet eine Reihe von Vorteilen. Einer der Hauptvorteile ist darin zu sehen, daß dem Pressenstößel während der gleichförmigen Absenkbewegung bis zum Moment des Schnittbruches durch die Dämpfungszylinder kein nennenswerter Widerstand entgegengesetzt wird. Dies bedeutet, daß die Nennkraft der Stanzpresse praktisch voll ausgenutzt werden kann.

Im Moment des Schnittbruches wirken dagegen die Dämpfungszylinder wie starre Körper und verhindern auf diese Weise ein schlagartiges Durchbrechen des Pressenstößels, wodurch der normalerweise beim Schnittbruch entstehende Lärm vermieden wird. Nach dem Schnittbruch wird sogleich, die Aufwärt sbewegung des Pressenstößels über die normale Steuereinrichtung eingeleitet. Da sich nun die Kraft des Gegensteuerkolbens am Steuerkeil voll auswirken kann, wirken

die Dämpfungszylinder in Gegenrichtung auf den Pressenstößel, was zur Folge hat, daß die eingeleitete Ent lastung bzw. Entspannung des Maschinenständers nicht schlagartig, sondern sanft abläuft.

Die nach der Erfindung vorgesehene unabhängige Steuerung
des Druckmittels in wenigstens zwei symmetrisch zum Pressenstößel angeordneten Dämpfungszylindern bewirkt zusätzlich eine absolute Parallelhaltung des Pressenstößels und dient damit gleichzeitig als Gleichlaufsteuerung. Im Fall einer Verkantung des Pressenstößels wird einer der beiden Dämpfungszylinder entlastet und damit auch die Krafteinwirkung auf den zugehörigen Ausweichkolben der Steueranordnung aufgehoben. Die Folge hiervon ist eine Unterbrechung der Abwärtsbewegung des Steuerkeiles. Da nunmehr

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der gegenüberliegende Ausweichkolben nicht mehr nachgeben kann, setzt der zugehörige Dämpfungszylinder dem Pressenstößel einen nahezu starren Widerstand entgegen und bewirkt dadurch eine Korrektur der einsetzenden Verkantung des Pressenstößels.

Ein weiterer wichtiger Vorteil der Erfindung ist in einer selbsttätigen Kompensation der Elastizität des Druckmittels, der Dämpfungszylinder und der übrigen mechanischen Elemente des Dämpfungssystems zu sehen. Diese selbsttätige Kompensation kommt zustande, weil der Druck des Druckmittels in den Dämpfungszylindern ständig erhalten bleibt, was bei den bekannten Dämpfungseinrichtungen im allgemeinen nicht der Fall ist. Bei der Einrichtung nach der Erfindung wird dies durch die ständig auf den Steuerkeil einwirkende Kraft des Gegensteuerkolbens bewirkt.

Einzelheiten der Erfindung und weitere Vorteil* werden nachstehend anhand der Zeichnung erläutert, auf der ein Ausführungsbeispiel dargestellt ist. Die Zeichnung zeigt in schematischer Form eine Einrichtung zur¹ Schnittschlagdämpfung bei einer hydraulischen Stanzpresse.

Die hydraulische Stanzpresse enthält einen Maschinenständer 1, einen Pressentisch 2 und oberhalb desselben den beweglichen Stößel 3i an dem ein Werkzeug 4 zum ßtanzen des Werkstückes 5 befestigt ist. Zur Betätigung den Stößels 3 dient ein Kolben 6, der in einem Hauptzylinder 7 axial beweglich geführt ist. Zur Parallelführung des Stößels 3 sind an seinen entgegengesetzten Enden Pührurigsstangen 8 vorgesehen. Diese Führungsstangen können entweder am Maschinenrahmen 1 oder am Stößel 3 befestigt sein

jO uad. sind jeweils in dem anderen Bauteil in geeigneten Ausnehmungen längsverschiebbar geführt.

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ORIGINAL INSPECTED

Auf dem Pressentisch 2 sind zu beiden Seiten der Mittelachse des Stößels 3 Dämpfungszylinder 9₅ 10 gelagert. Die Kolbenstangen der in diesen Dämpfungszylindern befindlichen Kolben ragen aus den Zylindern hervor und kommen mit ihren Stirnflächen beim Absenken des Stößels 3 mit diesem in Druckberührung.

Die Steueranordnung besteht aus einem Gehäuse 11, in dem vier Kolben kreuzförmig in Bohrungen in der Wandung des Gehäuses axial verschiebbar gelagert sind. In zwei gegenüberliegenden Wandungen sind Ausweichkolben 12, 13 vorgesehen, die an ihren inneren Enden eine Schrägfläche aufweisen. Die auf der Rückseite der Ausweichkolben 12, 13 befindlichen Druckräume 14, 15 sind über Leitungen unabhängig voneinander mit je einem Dämpfungszylinder 9 bzw. 10 verbunden.

Senkrecht zu den Ausweichkolben 12, 13 sind im Gehäuse 11 einerseits ein Steuerkolben 16 und andererseits ein Gegensteuerkolben 17 gelagert. Zwischen diesen beiden Kolben liegt ein Steuerkeil 18, dessen einander abgewandten Anlageseiten mit der Längsachse des Steuerkeils einen Winkel Ot bilden. An der Keilspitze geht der Steuerkeil 18 in einen zylindrischen. Ansatz 19 über, der mit dem Steuerkolben 16 in Druckberührung steht.

Der Neigungswinkel Oi der Anlageseiten des Steuerkeils 18 hat auf die grundsätzliche Wirkungsweise der Steueranordnung keinen Einfluß· Er ist bei der Dimensionierung der Einrichtung zu'beachten, weil sich durch die Veränderung dieses Winkels-auch die Wegstrecken der Ausweichkolben 12, 13 und damit der Dämpfungszylinder 9» 10 relativ zum Pr essenstößel 3 verändern. Praktikabele Werte für den Neigungswinkel CH liegen im Bereich von 10 bis 30°.

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ORIGINAL INSPECTED

Der Druckraum des Steuerkolbens 16 ist über eine Verbindungsleitung direkt mit dem Druckraum des Hauptzylinders 7 verbunden. An den Druckraum des Gegensteuerkolbens 17 sind eine Druckflüssigkeitsquelle 20 und ein Druokregelgerät 21 angeschlossen, das auf einen vorgegebenen Steuerdruck einstellbar ist. Das Druckregelgerät 25 ist mit einer Einrichtung zur Einstellung des flaximaldruckes ausgestattet. Außerdem enthält es eisen Steueranschluß 22, der direkt mit dem Druckraum des Haupt»ylinders 7 verbunden ist. Eine solche Verbindung des Drucfcrege!gerätes mit dem Hauptzylinder 7 hat den Vorteil, aaß im Falle einer Änderung des Arbeitsdruckes selbsttätig auch das Druckregelgerät 21 dem geänderten Arbeitsdlruck angepaßt wird. Auf diese Weise wird die Kraft des Gegensteuerkolbens 17 in Abhängigkeit vom Druck im Druckkreis des Hauptzylinders 7 und damit im richtigen Verhältnis zu den Kraftwirkungen des Steuerkolbens 16 und der Ausweichkolben 12, 13 selbsttätig geregelt.

Für die gleichförmige Bewegung des Pressenstößels bis zum Moment des Schnittbruches gilt für den Steuerkeil 18 folgende Bedingung:

P₂ < P₁ + (P₃ +P₄.) * tgOC

Die vorstehende Bedingung besagt, daß die Kraft P₂ während der Phase bis zum Schnitfbruch geringfügig kleiner sein muß als die Summe der anderen Kräfte. Für eine einwandfreie Arbeitsweise genügt es, wenn die Kraft P^ einige Prozent kleiner ist als die (Summe der Gegenkräfte.

Die Kraft P^ des Steuerkölbjeaaι Ϊ6 und die Kräfte P, + P^ der Ausweichkolben 12 und 13 "bewirken unter Überwindung der Kraft Pgram ^οβεβ»·3*euerkolben 17 eine abwärts gerichtete Bewegung dee Steuerkeils 18. Während dieser Phase

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des Bewegungsvorganges setzen die Dämpfungszylinder 9, 10 dem Pressenstößel 3 keinen nennenswerten Widerstand entgegen.

Im Moment des Schnittbruches tritt schlagartig eine Entlastung im Druckraum des HauptZylinders 7 und damit im Druckraum des Steuerkolbens 16 ein. Die Kraft P_-1 geht gegen null. Der Steuerkeil 18 wird blockiert und verhindert dadurch eine Weiterbewegung der Ausweichkolben 12, 13· Dies hat zur Folge, daß die Dämpfungszylinder 9, 10 nicht mehr nachgeben können und sich wie starre Körper verhalten.

Durch die normale Pressensteuerung wird im Moment des Schnittbruches die Aufwärtsbewegung des Pressenstößels 3 eingeleitet. Die dabei beginnende Entlastung des Pressenständers kann nicht schlagartig einsetzen, weil am Steuerkeil 18 sich nun die Kraft P₂ des Steuerkolbens 17 voll

auswirken kann und ein Hochdrücken des Steuerkeils 18 verursacht. Damit werden gleichzeitig die Ausweichkolben 1?, 13 nach außen bewegt, und als Folge hiervon drücken die Dämpfungszylinder 9, 10 gegen den Pressenstößel 3· Diese Gegenkraft bewirkt einen sanften Ablauf der Entspannung des Pressenständers 1.

Im Hinblick auf die Erzielung der vorstehend erwähnten Gleichlaufsteuerung sind für die auf den Steuerkeil 18 einwirkenden Kräfte noch folgende Bedingungen zu beachten:

P₁ + PjtgOC < P₂

P₁ + P₄tg0C < P₂

Diese Bedingungen besagen, daß die Summe der Kräfte, die vom Steuerkolben 16 und einem der Ausweichkolben 12 bzw. 13 auf den Steuerkeil 18 ausgeübt werden, nicht größer sein darf als die Kraft des Gegensteuerkolbens 17. Dadurch

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ist sichergestellt, daß im Falle einer Verkantung· des Pressenstößels 3·» wenn beispielsweise der Dämpfungszylinder 9 infolge dieser Verkantung entlastet wird, der Steuerkeil 18 nicht mehr weiterbewegbar ist. Die Arretierung des St euerkeils 18 verhindert ein weiteres Nachgeben des Ausweichkolbens 13 und damit auch ein Nachgeben des zugehörigen Dämpfungszylinders 10, der nunmehr eine momentane Gegenkraft auf den Pressenstößel 3 ausübt und damit der beginnenden Verkantung entgegenwirkt. Durch die Parallelhaltung des Pressenstößels wird auch der Dämpfungsiylinder 9 wieder belastet und damit am Steuerkeil 18 die Gleichgewichtsbedingung während der normalen Absenkbewegung des Pressenstößels 3 wieder hergestellt. . ;

Es braucht nicht besonders betont zu werden, daß euch mehr als zwei Dämpfungszylinder einsetzbar sind, wobei mir darauf zu achten ist, daß zwei gleiche Gruppen von Dämpfung szylindern symmetrisch am Pressenstößel angreifen und daß alle auf einer Seite der Mittelebene befindlichen Dämpfungszylinder an den Druckraum des ersten Ausweichkolbens und die auf der anderen Seite befindlichen Dämpfungszylinder an den Druckraum des zweiten Ausweichkolbens angeschlossen sind.

Zu den bereits aufgeführten Vorteilen ist noch hinzuzufügen, daß der Einsatz der Einrichtung nach der Erfindung praktisch keine Justierarbeit erfordert.

Die beschriebene Einrichtung ist ebensogut für nicht hydraulisch angetriebene Stanzpressen geeignet. In einem solchen Fall ist für den Betrieb der Steueranordnung ein Steuerzylinder vorzusehen, der in Abhängigkeit von der Bewegung des Pressenstößels betätigt wird.

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Patentansprüche

(iJ Einrichtung zur Schnittschlagdämpfung für Stanzpressen, insbesondere hydraulische Stanzpressen, enthaltend wenigstens zwei in bezug auf den Pressenstößel symmetrisch angeordnete Kolben-Zylinderanordnungen (Dämpfungszylinder), die zumindest in der letzten Phase des Arbeitshubes zwischen Stößel und Maschinenständer drucknachgiebig eingespannt sind und deren Druckräume an eine Anordnung zur Druckmittelsteuerung angeschlossen sind, gekennzeichnet durch eine Steueran-Ordnung mit folgenden Merkmalen:

a) in einem Gehäuse (11) sind zwei in gleicher Achsrichtung bewegliche Ausweichkolben (12, I3) angeordnet, die jeweils mit einer Schrägfläche auf entgegengesetzten Seiten an einem senkrecht zur Bewegungsrichtung der Ausweichkolben (12, 13) beweglichen Steuerkeil (18) anliegen und deren Druckräume (14, 15) unabhängig voneinander mit $e einem Druckraum der Dämpfungszylinder (9, 10) verbunden sind,

b) am Steuerkeil (18) greift an seinem der Keilspitze benachbarten Ende ein Steuerkolben (16) an, in dessen Druckraum Druckmittel in Abhängigkeit vom Druck im Hauptzylinder (7) des Pressenstößels (5) eingeleitet wird,

c) am Steuerkeil (18) greift ferner auf der vom Steuerkolben (16) abgewandten Seite ein Gegensteuerkolben (17) an, dessen Druckraum an eine Druckflüssigkeitsquelle

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(20) und an ein hydraulisches Druckregelgerät (21) angeschüossen ist,

d) "beim Arbeit shut» des Pressenstößels (3) wird der Öteuerkeil (18) durch die Kräfte der Kolben (16 und 12, 13) gegen die Kraft des Gegensteuerkolbens (17) derart bewegt, daß durch die Verschiebung der Ausweichkolben (12, 13) und die damit verbundene Vergrößerung ihrer Druckräume (14, 15) die Dämpfungszylinder (9, 10) bis zum Moment des Schnittbruches synchron mit dem Pressenstößel (3) nachgeben,und

e) beim Schnittbruch wird infolge des Druckabfalls im Hauptzylinder (7) und des gleichzeitigen Absinkens der Kraft des Steuerkolbens (16) gegen null der Steuerkeil (18) blockiert und damit das Nachgeben der Dämpfungszylinder (9i 10) unterbunden, so daß sie wie starre Körper wirken und ein schlagartiges Durchbrechen des Pressenstößels (3) verhindern.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckraum des Steuerkolbens (16) über eine Verbindungsleitung an den Hauptzylinder (7) des Pressenstößels (3) angeschlossen ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerdruck des Druckregelgerätes (21) einstellbar ist.
4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3i dadurch gekennzeichnet, daß das Druckregelgerät (21) hydraulisch beeinflußbar ist und daß sein Steuereingang (22) über eine Leitung mit dem Hauptzylinder (7) verbunden ist.

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