DE3130820C1

DE3130820C1 - Vorrichtung zur Steuerung einer mit verschiedenen Arbeitsgeschwindigkeiten betriebenen Schlittenziehmaschine

Info

Publication number: DE3130820C1
Application number: DE3130820A
Authority: DE
Inventors: Erwin Geest; Bruno Ing.(grad.) 5100 Aachen Walczak
Original assignee: Schumag AG
Current assignee: Schumag AG
Priority date: 1981-08-04
Filing date: 1981-08-04
Publication date: 1983-08-25
Also published as: JPH029887B2; IT1235569B; IT8248705A0; FR2510914A1; FR2510914B1; JPS5825810A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Steuerung einer mit verschiedenen Arbeitsgeschwindigkeiten betriebenen Schlittenziehmaschine mit einer Klemmeinrichtung an jedem Schlitten, die dazu dient, jedesmal innerhalb eines bestimmten kleinen Bewegungsbereiches des Schlittens ein von der Hauptwelle ferngesteuertes Anklemmen an das Ziehgut zu beginnen.

Bekannte Vorrichtungen dieser Art arbeiten mit Preßluft und haben den Nachteil, daß die Zeit zwischen dem Einschalten und der Ausführung des Anklemmens unverhältnismäßig groß ist, so daß diese Zeitverzögerung durch besondere Steuerungen ausgeglichen werden muß (DE-PS 19 30 700). Besondere Bedeutung hat dies beim Arbeiten mit unterschiedlichen Arbeitsgeschwindigkeiten.
Diese Zeitverzögerung macht sich besonders unangenehm bemerkbar bei hoher Arbeitsgeschwindigkeit der Schlittenziehmaschine. Beispielsweise muß man bei den bekannten Maschinen mit einer Zeitverzögerung von 50 bis 100 ms rechnen. Eine Zeitverzögerung bis 10 ms ist an und für sich zulässig, sofern man dabei noch inner-

halb des sogenannten Überdeckungsbereiches oder Überdeckungsdrehwinkels liegt. Dieser kann etwa maximal15° haben. Die bekannten Steuerungen würden ohne besondere Maßnahmen bei einer Steigerung der Geschwindigkeit über eine gewisse Grenze hinaus versagen, weil die Vorschubübernahme von einem Schlitten zum anderen dann außerhalb des Überdeckungsdrehwinkels liegen würde und dadurch ein plötzliches Absinken und Wiederansteigen der Arbeitsgeschwindigkeit erfolgen würde. Schaden am Material und ander Maschine würden eintreten. Eine Vergrößerung des Überdeckungsdrehwinkels ist jedoch aus technischen Gründen ausgeschlossen. Es würden Vorlauf- und Rücklaufkurve zu steil. Es müssen daher die erwähnten zusätzlichen Steuereinrichtungen zum Ausgleich der Schaltzeitkonstanten angewendet werden, die eine Vorschubübernahme innerhalb des Überdeckungsdrehwinkels sicherstellen. Dadurch ergibt sich eine Komplizierung der Maschine, die hauptsächlich gegeben ist durch elektrische und elektronische Steuermittel.

Mechanische Steuerungen (DE-PS 23 22 279, DE-PS 23 56 046, DE-OS 28 06 380, DE-PS 28 52 492) arbeiten fast ohne Zeitverzögerung, haben aber folgende Nachteile:

a) hoher Aufwand an mechanischem Gerät,

b) entsprechender Verschleiß an diesen Teilen, besonders bei hohen Geschwindigkeiten, hervorgerufen durch Massenkräfte bei Aufprall auf starre Anschläge, »
so c) Anschlaggeräuschbildung,

d) Spiel in den Gelenk- und Lagerstellen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Anklemmen der Klemmeinrichtung am Ziehgut innerhalb eines so kleinen Bewegungsbereiches vorzunehmen, daß dieser Bereich noch innerhalb des obengenannten Überdeckungsbereiches liegt.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Vorrichtung erfindungsgemäß gekennzeichnet durch mindestens eine Flüssigkeitssäule von geringer Kompressibilität, geringem Strömungswiderstand und konstant gehaltenem Flüssigkeitsvolumen, die zwangsläufig von der Hauptwelle synchron abwechselnd hin- und herbewegbar ist, zur Übertragung der Bewegung der Hauptwelle auf die Klemmeinrichtung.

Durch diese Maßnahmen wird erreicht, daß bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung keine der Steuerung dienenden Schaltventile und sonstige Komplizierungen

nötig sind und daß das Anklemmen der Klemmeinrichtung an jedem Schlitten zuverlässig innerhalb des genannten kleinen Bewegungsbereiches erfolgen kann.

Wenn auch die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Reihe von Ventilen aufweist, so sind diese nur Hilfsventile, die nicht der Steuerung dienen.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist der besondere Vorteil gegeben, daß die Vorrichtung für eine sehr viel größere Geschwindigkeit geeignet ist als die bekannten Vorrichtungen.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist ihre geringe Geräuschentwicklung auch bei hohen Geschwindigkeiten.

Vorteilhafte Ausführungsarten und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in den Ansprüchen 2 bis 11 beschrieben.

In den Figuren sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die nachstehende Bescheibung bezieht sich auf diese Beispiele bzw. auf die Figuren. Sie beinhaltet aber zugleich eine weitere allgemeine Beschreibung der Erfindung. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 schematisch in Seitenansicht bei entfernter vorderer Seitenwand eine Zweischlittenziehmaschine mit einem ersten Ziehschlitten, einem zweiten Ziehschlitten sowie mit Teilen der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung,

F i g. 2 im Schnitt gemäß der Schnittlinie II-II von F i g. 1 einen einzelnen Steuerzylinder mit Steuerkurvenscheibe für die Funktion »Einziehen« oder aber den einzigen Steuerzylinder an einer hier nicht beschriebenen diskontinuierlich arbeitenden Einschlittenziehmaschine,

Fig.3 im Schnitt gemäß der Schnittlinie III-III von Fig. 1 zwei sich 180° gegenüberliegende Steuerzylinder mit einer Steuerkurvenscheibe für die Funktion »Ziehen« bei einer Zweischlittenziehmaschine,

Fig.4 im Schnitt gemäß der Schnittlinie IV-IV von F i g. 1 den Schaltnocken mit Schalter,

F i g. 5 eine Variante zu den F i g. 2 und 3, bei der drei Steuerzylinder jeweils 120° versetzt in Verbindung mit einer Steuerkurvenscheibe stehen, z. B. für eine hier nicht beschriebene Dreischlittenziehmaschine,

F i g. 6 einen Hydraulikschaltplan für eine Zweischlittenziehmaschine für die erfindungsgemäße Steuereinrichtung.

Im folgenden sei als Beispiel eine Zweischlittenziehmaschine beschrieben, siehe F i g. 1 und F i g. 6.

Die Ziehmaschine 1 weist die beiden Ziehschlitten 2 und 3 auf, deren Hin- und Herbewegung mittels der Kurven 4 und 5 bewirkt wird, die mit der vom Getriebe 15 angetriebenen Hauptwelle 6 umlaufen. Maßgebend ist, daß die auf den hin- und herbewegten Ziehschlitten 2 und 3 befindlichen Klemmbackenschließzylinder 7, 8 und 9 an ganz bestimmten Punkten der Ziehschlittenhübe schließen und öffnen, um so eine kontinuierliche Vorwärtsbewegung am Ziehgut zu erzeugen. Die hier beschriebene Steuerung arbeitet hydraulisch und in der Weise, daß die ebenfalls mit der Hauptwelle 6 umlaufenden Steuerkurvenscheiben 10 und 11 die in den Zylindern 12', 12" und 12'" befindlichen Kolben 13', 13" und 13'" antreiben, die ihrerseits Druckflüssigkeitsimpulse über eine teilweise flexible Leitung zur Betätigung der Klemmbackenschließzylinder 7,8 und 9 erzeugen.

Der besondere Vorteil dieser Steuerung besteht darin, daß keinerlei Schaltzeitkonstanten auftreten, die bei bekannten, mit Schaltern und Schaltventilen ausgerüsteten Steuerungen zu berücksichtigen sind.

Bei der hier beschriebenen erfindungsgemäßen Steuerung hat sich erwiesen, daß bei einer Steigerung der Ziehgeschwindigkeit von iw auf vw. nur eine sehr geringe, fast proportional ansteigende Nachlaufzeit auftritt, die z. B. bei ν = 150 m/min < 10 ms ist Bei z.B. einer Ziehgeschwindigkeit von Vmax. = 150 m/min und der entsprechenden Nachlaufzeit t_m3x_ = 10 ms ergibt sich ein Nachlaufweg am Ziehschlitten von

e — ^ymax.

"max.

: tmax. _ 150 · 0,01 _ _Q ^S _m

60 60 '■

Ein Ziehschlittendoppelhub / sei 1 m. Daraus ergibt sich der für eine Überdeckung der Ziehschlitten-Vorwärtsbewegung erforderliche Oberdeckungsdrehwinkel

a —

360°

_ 360-0,025 _

Bei den bisher bekannten Ziehmaschinen ist der Überdeckungsdrehwinkel größer als 9% und somit ist eine ausreichende Sicherheit für ein einwandfreies Schließen und Öffnen der Klemmbacken gewährleistet Die auf der Hauptwelle 6 befindlichen Steuerkurvenscheiben 10 und 11 müssen dabei entsprechend ausgebildet und eingestellt sein.

Die Verwendung der Flüssigkeitshydraulik als Steuer kraftüb ertrager bietet gegenüber der bisher vorwiegend verwendeten Preßluft den Vorteil, daß mit Drükken weit oberhalb der bei Preßluft üblichen Grenze gearbeitet werden kann und damit entsprechend größere Kräfte übertragbar sind, wodurch Ungenauigkeiten der Steuerung durch Fliehkräfte besser überwunden werden. Es hat sich gezeigt, daß die zwischen-den Steuerzylindern 12', 12" und 12"' und den Klemmbackenschließzylindern 7, 8, 9 befindlichen Flüssigkeitssäulen ausreichende Drucksteifigkeit für den hier vorliegenden Anwendungsfall aufweisen.

Zur Füllung des Hydrauliksystems und zur ständigen Versorgung mit Flüssigkeit ist die mit einer Pumpe ausgerüstete Hydraulikstation 19 (Fig.6) vorgesehen. Die Klemmbackenschließkräfte selbst werden nicht von dieser Pumpe aufgebracht, sondern vom nicht gezeichneten Hauptantriebsmotor über die Hauptwelle 6, die Kurvenscheiben 10 und 11 sowie die Zylinder 12', 12", 12'" in das System übertragen. Das Druckminderventil 20 regelt den Fülldruck für die Schließseite und das Druckminderventil 21 den Druck für die Öffnungsseite des Systems. Dargestellt sind die Stellungen der Zylinder 7,8 und 9 bei geöffneten Klemmbacken. Es gelangt Druckflüssigkeit über das Rückschlagventil 22 in die Zylinder 7,8 und 9 und hält diese in der die Klemmbakken öffnenden Stellung. Der Speicher 23 bleibt weitgehend leer, da der in ihm vorhandene Gasdruck nicht überwunden wird. Das Drosselventil 24 ist fast geschlossen, es dient dem Flüssigkeitsaustausch und der Entleerung.
Auf der Schließseite des Systems gelangt Druckflüssigkeit über die Rückschlagventile 25,26' 26"," 26"' in die Steuerzylinder 12', 12'', 12'" sowie, je nach Kolbenstellung der Steuerzylinder, über die Zylinderausgänge 14', 14", 14'" und die Druckvorspannventile 27', 27", 27"' zurück zum Tank. Die Speicher 28', 28", 28"' bleiben zunächst leer, da ihr Gasdruck nicht überwunden wird, während der Speicher 29 sich füllt Ferner sind auf der Schließseite in Ruhestellung die Schaltventile 30', 30", 30"' geschlossen, so daß keine Druckflüssigkeit zu den

Zylindern 7, 8, 9 gelangt Infolgedessen bleiben die Klemmbacken offen, auch wenn die Kolben der Steuerzylinder 12', 12", 12'" bei laufender Maschine Vor- und Rückhübe ausführen. Die Druckbegrenzungsventile 31', 31", 31'" dienen der Sicherheit; über sie fließt normalerweise keine Druckflüssigkeit zum zur Hydraulikstation gehörenden Tank.

Nachstehend wird ein Einziehvorgang als Beispiel beschrieben, der an Hand der F i g. 6 erläutert wird.

Bei eingeschalteter Ziehmaschine 1 bewegen sich die Ziehschlitten 2 und 3 gegenläufig hin und her. Die Steuerkurvenscheiben 10, 11 drehen sich synchron mit den die Ziehschlitten 2 und 3 antreibenden Kurvenscheiben 4,5 und bewegen die Kolben 13', 13", 13'" der Steuerzylinder 12', 12", 12'" vor und zurück. Dabei gelangt zunächst bei einem Vorhub die von einem Kolben — z. B. 13' — verdrängte Flüssigkeit in den zugehörigen Speicher 28'. Die in den Speicher 28' verdrängte Flüssigkeit bewirkt, daß der Kolben 13' des Steuerzylinders 12' wieder zurückgeschoben wird, sobald die Kurvenbahn der Kurvenscheibe 10 dieses zuläßt.

Ein von einer Bedienungsperson ausgelöstes Schaltsignal »Einziehen Ein« kann nur auf dem Rückhub des ersten Ziehschlittens 2 wirksam werden, weil nur dann der von dem mit der Hauptwelle 6 umlaufenden Schaltring 16 betätigte Schalter 17 (Fig.4) geschlossen ist. Dieses Signal führt zum Umschalten des Schaltventils 30', und es baut sich zunächst auf der Kolbenseite des Zylinders 7 nur der Systemdruck auf, der den Kolben noch nicht aus der Ruhelage bringt. Erst durch einen Vorhub des von der Steuerkurvenscheibe 10 betätigten Kolbens 13' im Steuerzylinder 12' wird der Zylinderausgang 14' zum Tank geschlossen, und die aus dem Steuerzylinder 12' verdrängte Flüssigkeit fließt jetzt über die Schaltventile 30' und 32 in den Zylinder 7, der die Einziehklemmbacken genau im vorderen Totpunkt des ersten Ziehschlittens 2 schließt. Dadurch wird das zu ziehende Material beim nachfolgenden Vorhub des Ziehschlittens 2 ruckfrei eingezogen. Da dasrvom Kolben 13' verdrängte Flüssigkeitsvolumen größer ist als das bis zum Schließen der Einziehklemmbacken vom Zylinder 7 aufgenommene Flüssigkeitsvolumen, fließt das Restvolumen nach Überwindung des Gasdruckes in den Speicher 28'. Die auf der Kolbenstangenseite des Zylinders 7 verdrängte Flüssigkeit wurde vom Speicher 23 aufgenommen.

Am Ende des vom Ziehschlitten 2 ausgeführten Einziehhubes ermöglicht die Kurvenscheibe 10 einen Rückhub des Steuerkolbens 13', und die Druckflüssigkeit vom Speicher 28' sowie von der Hydraulikstation 19 über das Druckminderventil 20 fließt in den Steuerzylinder 12'.

Spätestens beim Rückhub des Ziehschlittens 2 lösen sich die Einziehbacken von der eingezogenen Stange. Die aus dem Speicher 23 in den Zylinder 7 zurückfließende Flüssigkeit überwindet den auf der Kolbenseite herrschenden Druck und läßt die Kolbenstange einfahren. Die auf der Kolbenseite des Zylinders 7 verdrängte Flüssigkeit fließt nun über die Schaltventile 32 und 30' sowie über den Steuerzylinder 12' und das Vorspannventil 27' zum Tank. Nach Ausführung dieses ersten Einziehhubes mit dem die Einziehbacken betätigenden Zylinder 7 wird das Schaltventil 32 umgeschaltet.

Der vorbeschriebene Einziehvorgang wiederholt sich, nur mit dem Unterschied, daß jetzt die vom Kolben 13' des Steuerzylinders 12' verdrängte Flüssigkeit über das Schaltventil 30' und das umgesteuerte Schaltventil 32 zum Zylinder 8 fließt, der durch abwechselndes Schließen und Öffnen der Klemmbacken auch zwei oder drei Einziehhübe ausführt.

Nach dem Einziehvorgang erfolgt ein kontinuierlicher Ziehvorgang. Beim Einziehen war die Steuerkurvenscheibe 10 auf der Hauptwelle 6 so eingestellt, daß Einziehhübe im vorderen Totpunkt des Ziehschlittens 2 beginnen. Nunmehr muß die Steuerkurvenscheibe 11 so eingestellt werden, daß die Überdeckungsstrecke berücksichtigt wird. Die den kontinuierlichen Ziehvorgang steuernde Kurvenscheibe 11 ist entgegen Drehrichtung verdreht «ingestellt, so daß die von ihr gesteuerten, auf den Ziehschlitten 2 und 3 befindlichen Klemmbackenschließzylinder 8 und 9 diese erst am Beginn der Überlappungsstrecke schließen können.

Bei dem vorbeschriebenen Einziehvorgang wird das zu ziehende Material vom ersten Ziehschlitten 2 mit unterbrochenen Einzelhüben eingezogen, bis sein Anfang sich hinter dem zweiten Ziehschlitten 3 befindet. Während der Ziehschlitten 3 zurückläuft, wird durch eine Steuerung obiger Zustand erfaßt und dadurch bewirkt, daß die Schaltventile 30' und 32 in ihre Ausgangslage zurückschalten und das dem Ziehschlitten 2 zugeordnete Ventil 30" sowie das dem Ziehschlitten 3 zugeordnete Ventil 30'" einschaltet.

Ein ruckfreier Vorschub des Materials während der Übergabe des den letzten Einziehhub ausführenden ersten Ziehschlittens 2 an den zweiten Ziehschlitten 3, der seinen ersten Ziehhub ausführen soll, erfolgt, indem zuerst ein vom Kolben 13'" erzeugter Flüssigkeitsschub über das Schaltventil 30'" zum Zylinder 9 auf dem Ziehschlitten 3 und nachfolgend der vom Kolben 13" erzeugte Flüssigkeitsschub über die Schaltveiitile 30" und 32 zum Zylinder 8 auf dem Ziehschlitten 2 gelangt.

Die sich abwechselnd wiederholenden Einzelfunktionen für das kontinuierliche Ziehen unterscheiden sich von denen des Einziehvorganges dadurch, daß hier zwei 180° gegenüberliegende Steuerzylinder 12" und 12'" von einer einzigen Steuerkurvenscheibe 11 gesteuert werden.

Durch abwechselnd ausgeführte Vor- und Rückhübe der die Klemmbacken steuernden Zylinder 8 und 9 auf den gegenläufig mit überdeckender Vorwärtsbewegung bewegten Ziehschlitten 2 und 3 ist ein kontinuierlicher Ziehvorgang gewährleistet.

Eine Unterbrechung des Ziehvorganges, auch bei weiterlaufender Maschine, kann durch Zurückschalten der Schaltventile 30" und 30'" erfolgen.

In Fig.5 ist als Beispiel dargestellt, daß mehrere Steuerzylinder radial um eine Steuerkurvenscheibe herum angeordnet werden. Eine zweckmäßige Ausführung kann auch darin bestehen, daß Steuerkurvenscheiben nebeneinander mit je einer einzeln einzustellenden Steuerkurvenscheibe angeordnet werden, wenn funktionelle oder Platzgründe es erfordern.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Steuerung einer mit verschiedenen Arbeitsgeschwindigkeiten betriebenen Schlittenziehmaschine mit einer Klemmeinrichtung an jedem Schlitten, die dazu dient, jedes Mal innerhalb eines bestimmten kleinen Bewegungsbereiches des Schlittens ein von der Hauptwelle ferngesteuertes Anklemmen an das Ziehgut zu beginnen, gekennzeichnet durch mindestens eine Flüssigkeitssäule von geringer Kompressibilität, geringem Strömungswiderstand und konstant gehaltenem Flüssigkeitsvolumen, die zwangsläufig von der Hauptwelle (6) synchron abwechselnd hin- und herbewegbar ist, zur Übertragung der Bewegung der Hauptwelle auf die Klemmeinrichtung.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch federnde Mittel zum Öffnen der Klemmeinrichtung.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Ausbildung der federnden Mittel als Gaspolster.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Flüssigkeitssäule zum Schließen und eine zum Öffnen der Klemmeinrichtung,

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch mindestens eine mit der Hauptwelle (6) umlaufende einstellbare Steuerkurvenscheibe (10,11) zur Steuerung mindestens eines Kolbens (13', 13", 13'") in einem Druckzylinder (12', 12", 12'"), der mit einem Betätigungszylinder (7,8,9) einer Klemmeinrichtung über die Flüssigkeitssäule verbunden ist.

6. Vorrichtung.nach einem der Ansprüche 1 und 5, gekennzeichnet .durch mindestens ein Schaltventil (30', 30", 30"') in der Verbindungsleitung zwischen einem Druckzylinder (12', 12", 12'") und einem Betätigungszylinder (7, 8,9).

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine Hydraulikstation (19) mit einer Pumpe zur allgemeinen Füllung und Versorgung der gesamten Vorrichtung mit Druckflüssigkeit.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch zugeordnete Speicherbehälter (23, 28; 29), Rückschlagventile (22, 25, 26), Durckminderventile (20,21) und Druckbegrenzungsventile (31).

9. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 5, gekennzeichnet durch eine zugeordnete Abflußöffnung (14) an jedem Druckzylinder (12) zum begrenzten Flüssigkeitsablaß zur Konstanthaltung der Flüssigkeitsmenge nach jedem Doppelhub des Kolbens (13).

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch den freien Abfluß hemmende Mittel (27) in der Öffnung (14).

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch einen mit der Hauptwelle (6) umlaufenden einstellbaren Schaltring (16) mit zugeordnetem Schalter (17) zur Sicherstellung der Schaltmöglichkeit nur an vorgegebenen Punkten.