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(11) | EP 0 114 170 A1 |
| (12) | EUROPÄISCHE PATENTANMELDUNG |
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| (54) | Überlastsicherung in Pressen |
| (57) Die Arbeitsstufen (6, 9) einer Presse werden durch Uberlastdruckwaagen (11, 14) gegen
Überlast abgesichert. Zum Absichern der Presse dienen Summendruckwaagen (16, 17),
deren auf die Grenzlasten der Pleuel eingestellter Arbeitspunkt im Wert geringer eingestellt
ist als die Summe aller Überlastdruckwaagen. Die Summendruckwaagen sind parallel geschaltet,
da der Druckraum (21) jeder Überlastdruckwaage an je einen Druckraum (26, 31) jeder
Summendruckwaage angeschlossen ist. Die Querschnittsflächen der Kolben (66, 69, 71,
74) berechnen sich aus dem Abstand der Arbeitsstufen zu den Antriebsebenen (2, 3);
für die linke Summendruckwaage (16) aus dem Abstand (41, 44) der Arbeitsstufen zu
der Antriebsebene (3), die der Summendruckwaage (17) aus dem Abstand (79, 76) der
Arbeitsstufen zu der Antriebsebene (2). Der Vordruck in den Druckräumen (18, 19, 26,
29, 31, 34) wird über von Pumpenaggregaten (47, 57) beaufschlagte Druckregeleinrichtungen
(48, 49, 54, 58, 59, 61) eingestellt. |
[0001] Die Erfindung betrifft die Überlastsicherung in Stufen-, Transfer-und dgl. Pressen mit von Pleueln in einer ersten Antriebsebene und in einer entfernt zu dieser befindlichen zweiten Antriebsebene angetriebenen, auf Arbeitsstufen wirkenden Stößeln, wobei jeder Arbeitsstufe zumindest eine Überlastdruckwaage zugeordnet ist, die gemeinsam an Summendruckwaagen angeschlossen sind und der Wert der Gesamtüberlastsicherung jeder Summendruckwaage kleiner eingestellt ist als die Summe der Werte der Einzelüberlastsicherungen der Überlastdruckwaagen.
[0002] Bei Pressen der angegebenen Art mit hydraulisch wirkenden Überlastsicherungsmaßnahmen in den einzelnen Arbeitsstufen, die gemeinsam auf eine Summendruckwaage des Stößels wirken, wird die durch die Summendruckwaage abzusichernde Stößelnennkraft kleiner gewählt als die Summe der Maximalkräfte der Überlaststufen, damit die Presse nicht unnötig stark dimensioniert werden muß. Im allgemeinen werden nicht alle Arbeitsstufen mit ihrer Maximalkraft gleichzeitig belastet. Diese niedrigere Begrenzung der Summe der Stößelkräfte schließt aber noch nicht aus, daß die einer Antriebsebene näher gelegenen Arbeitsstufen maximal und die übrigen Arbeitsstufen nur schwach belastet werden und umgekehrt. Dies erfordert eine unnötig starke Dimensionierung der Pleuel, Antriebsteile und Ständer.
[0003] In der allgemeinen Beschreibung zur DE- C 12 46 652 sind Sicherungsmaßnahmen in Pressen, Stufenpressen u. dgl. unter Verwendung eines Grenzkraftorganes beschrieben worden. In der Regel führt die Auslösung dieser Mittel bei Überlast in den einzelnen Arbeitsstufen oder bei Überschreiten einer Gesamtüberlast zu einem Abschalten der Presse.
[0004] Die DE- C 12 88 431 beschreibt eine Maßnahme zur Gesamtabsicherung einer Presse oder Stufenpresse bei Überlast. Der Pressenantrieb wirkt hierbei auf verschiedene Arbeitsstufen ein, die jede für sich mit einer eigenen Überlastsicherung abgesichert sind, die bei Grenzlastüberschreitung in der Arbeitsstufe den Pressenantrieb abschalten. Darüber hinaus sind die Überlastsicherungen der einzelnen Arbeitsstufen an eine Gesamtüberlastsicherung angeschlossen, die also von allen Einzelüberlastsicherungen dauernd beaufschlagt wird und deren Abschaltwert auf einen Wert eingestellt ist, der kleiner ist als die Summe der Überlastwerte der Einzelüberlastsicherungen. Diese Einrichtung läßt eine hohe Belastung der Antriebsebenen zu und erfordert eine übermäßige Dimensionierung der Antriebsbauteile.
[0005] Die DE- C 20 04 980 zeigt eine im wesentlichen gleiche Einrichtung zur Gesamtüberlastabsicherung einer Presse oder Stufenpresse mit je einer Gesamtüberlastsicherung für die Arbeitsstufen je eines Antriebspunktes des Stößels. In den Berechnungen für die Sicherungsmaßnahmen finden die Abstände der einzelnen Arbeitsstufen zu den Pleueln keine Berücksichtigung und die Einrichtung sichert die Antriebsebenen insofern nicht ausreichend ab, als auch die von einer Antriebsebene entfernter liegenden Arbeitsstufen, die in die zugehörige Gesamtüberlastsicherung nicht einbezogen sind, nach dem Hebelgesetz Anteile zur Kraft in dieser Ebene beitragen.
[0006] Demgegenüber ist es Aufgabe der Erfindung, die Pleuel sowie Getriebeteile und Ständer von Pressen, insbesondere von Pressen mit in zwei Ebenen angetriebenen Pressenstößeln, auch für unsymmetrische Belastungsfälle des Pressenstößels nach den den Pleueln eigenen Grenzlastwerten abzusichern und die als Folge der einzelnen Abstände der Arbeitsstufen zu den Pleueln auftretenden Kraftmomente hierbei zu erfassen.
[0007] Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß dem Druckraum jeder Überlastdruckwaage ein Druckraum in einer ersten Summendruckwaage und ein Druckraum in einer zweiten Summendruckwaage zugeordnet ist, und daß der Querschnitt jedes in der ersten Summendruckwaage beaufschlagten Kolbens proportional ist zu dem Produkt aus dem Abstand der angeschlossenen Arbeitsstufe zu der zweiten Antriebsebene und dem Kolbenquerschnitt der Überlastdruckwaage und der Querschnitt jedes in der zweiten Summendruckwaage beaufschlagten Kolbens proportional ist zu dem Produkt aus dem Abstand der angeschlossenen Arbeitsstufe zu der ersten Antriebsebene und dem Kolbenquerschnitt der Überlastdruckwaage.
[0008] Dabei ist von Vorteil, daß auch ein geringer Lastfall in einer entfernt von dem Pleuel, auf den sich die Querschnittsberechnung der Kolben in den Summendruckwaagen bezieht, auftretenden Arbeitsstufe beim Überschreiten der Grenzlast der Pleuel und somit zur Signalabgabe bzw. zum Abschalten einbezogen wird.
[0009] Die Ausgestaltungen nach den Merkmalen der vorteiligen Ansprüche 2 bis 4 erfassen die Überlastsicherung der Presse mit außerhalb des zwischen den Antriebsebenen gebildeten Stößelbereiches, jedoch von einem Stößel mit beaufschlagten Arbeitsstufen sowie eine Arbeitsstufe in der Antriebsebene.
[0010] In vorteilhafter Weise kann die Sicherheitseinrichtung für die beanspruchten Anwendungsfälle derart berechnet sein, daß der Grenzwert der Stößelkraft gleich der Summe der Grenzwerte der Pleuelkräfte und eine zusätzliche Summendruckwaage für den Stößel nicht notwendig ist. Im folgenden soll die Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten Ausfiihrungsbeispiele beschrieben werden.
[0011] Dabei zeigen:
Fig. 1 eine Überlastsicherung nach der Erfindung in schematisierter Darstellung,
Fig. 2 eine zweite Ausgestaltung der Überlastsicherung nach der Erfindung mit außerhalb einer Antriebsebene befindlicher Arbeitsstufe und
Fig. 3 eine weitere Ausgestaltung der Überlastsicherung nach der Erfindung mit einer in einer Antriebsebene angeordneten Arbeitsstufe.
[0012] In den Figuren greifen die Pleuel 1 in den Antriebsebenen 2 und 3 am Stößel 4 an. Die Arbeitsstufen sind mit 6, 7, 8, 9 in Fig. 1 sowie mit 10 in Fig. 2, und 83 in Fig. 3 für weitere Anordnungen beziffert. Im Kraftfluß zwischen jeder Arbeitsstufe und dem Stößel sind Überlastdruckwaagen 11, 12, 13, 14 sowie 86 eingesetzt. Die Überlastdruckwaagen weisen je einen Druckraum 21, 22, 23, 24 und 84 sowie in diese eintauchende Kolben 36, 37, 38, 39 und 85 auf. Die Druckräume 21 bis 24 und 84 stehen mit Druckräumen 26, 27, 28, 29 einer ersten Summendruckwaage 16 bzw. 81 und mit Druckräumen 31, 32, 33, 34 einer zweiten Summendruckwaage 17 bzw. 82 in Fließverbindung. Der Druck in den Druckräumen ist voreingestellt, und zwar von dem Pumpenaggregat 47 ausgehend über den Druckwächter 49 und den Druckbegrenzungsregler 48, die Druckversorgungsleitung 52, Rückschlagventile 53 und den einzelnen Systemen zugeordneten Druckleitungen 91 bis 94. Der Vorspanndruck in den Druckräumen ist einstellbar. Es sind jeweils drei Druckräume parallel geschaltet. So bilden beispielsweise der Druckraum 21 der linken Überlastdruckwaage 11, der Druckraum 26 der Summendruckwaage 16 und der Druckraum 31 der Summendruckwaage 17 ein Drucksystem. Die Summendruckwaagen 16 und 17 weisen je einen Druckraum 18 bzw. 19 auf, in denen gleichfalls ein Vordruck eingestellt ist, der von einem Pumpenaggregat 57 erzeugt wird und über den Druckwächter 58 und den Druckbegrenzungsregler 59 überwacht bzw. begrenzt wird. Über die Druckablaßregelungen 54 und 61 werden die Druckräume gezielt entlastet, und zwar immer dann, wenn der Druck in einer Überlastdruckwaage oder in einer Summendruckwaage ein festgelegtes Verhältnis zum Vorspanndruck überschritten hat. Dadurch wird der Kraftfluß in den betroffenen Arbeitsstufen sofort unterbrochen. Die Rückschlagventile 51 und 53 verhindern ein Entlasten der übrigen DruckrämB bei Ansprechen einer der Überlastdruckwaagen. Jeder Druckwaage sind Sensoren 56, 62 zugeordnet, die beim Auslösen der Druckwaage die Presse stillsetzen.
[0013] Auch die Druckleitungen 92, 93 und 94 verbinden die Druckräume zusammengehörender Drucksysteme. Die Summendruckwaagen 16 und 17 weisen einerseits Kolben 66 bis 74 und 89 auf, die in die Druckräume 26 bis 29 und 31 bis 34 und 90 eintauchen und andererseits Kolben 20 und 25 in den Druckräumen 18 und 19. Die Kolben 66 bis 74 weisen Querschnitte (Durchmesser) unterschiedlicher Größe auf proportional und in Abhängigkeit vom Abstand der jeweils zugeordneten Überlastdruckwaage bzw. der Arbeitsstufe zu der Antriebsebene 2 bzw. 3 multipliziert mit dem Kolbenquerschnitt der Überlastdruckwaage. Die Entfernungen der Überlastdruckwaagen (Arbeitsstufen) zu der Antriebsebene 3 sind mit 41 bis 44 beziffert; die dementsprechenden Entfernungen der Überlastdruckwaagen (Arbeitsstufen) zu der Antriebsebene 2 sind mit 79 bis 76 gekennzeichnet. Bei gleicher Querschnittsfläche der Kolben 36, 37, 38, 39 und 85 sind die Querschnittsflächen der Kolben 66, 67, 68, 69, 70 der links gezeichneten Summendruckwaage 16 proportional zum Abstand der Mitte der jeweils zugehörenden Arbeitsstufe zur Antriebsebene 3. So ergibt sich für die Arbeitsstufe 6 über dem zugehörenden Abstand 41 eine hieraus herleitbare große Kolbenfläche des Kolbens 66; für die Arbeitsstufe 9 mit dem zugehörenden Abstand 44 eine proportional zum Abstand 41Jdeinere Querschnittsfläche des Kolbens 69. Die Berechnung der Kolbenquerschnitte der Kolben 71 bis 74 der Summendruckwaage 17 erfolgt in analoger Weise. Sie sind proportional zum Abstand der zugehörigen Arbeitsstufe von der Antriebsebene 2. Die von jedem Pleuel aufzunehmende Kraft ergibt sich aus der Auflagerberechnung für zwei Auflager und hier vier zu den Antriebsebenen beabstandeten Kräften. Jede dieser Kräfte kann zum Abschalten der Presse über die Sensoren 56 führen, ohne daß der Grenzwert eines Pleuels in der zuordnungsbaren Summendruckwaage überschritten wurde. Demgegenüber schaltet jede Summendruckwaage ab, wenn der Grenzwert eines Pleuels überschritten wird, ohne daß eine der Überlastdruckwaagen in einer diese schaltenden Weise belastet wurde, wenn also die Summe der einzelnen Überlastdruckwaagen den Grenzwert überschreitet. Die Kolben 66 bis 69 der Summendruckwaage 16 können dabei, wie in Fig. 3 dargestellt, eine Leitung freigeben, durch welche die Druckräume aller Arbeitsstufen 21 bis 24 u. 84 zugleich druckfrei werden. Entsprechendes gilt bei Ansprechen der Summendruckwaage 17 für die Kolben 71 bis 74. Bei unterschiedlichen Querschnittsflächen der Kolben 36, 37, 38, 39 und 85 errechnen sich die Kolbenquerschnitte für die Kolben 66 bis 69 aus dem Verhältnis
wobei
p sgr der Abschaltdruck in einer Summendruckwaage,
As die Querschnittsfläche des Gegenkolbens (hier 20),
A die Querschnittsfläche des Kolbens im Druckraum der i-ten Arbeitsstufe,
Fplgr der Grenzwert der Kraft in dem der Berechnung zugeordneten Pleuel,
1 der Abstand der Antriebsebenen voneinander p und
y. i der zugehörende Abstand 41 bis 44 bzw. 76 bis 79 ist.
[0014] Fig. 2 zeigt mit der Arbeitsstufe 10 einen außerhalb der Antriebsebene ( hier 3 ) liegenden, auf Werkzeug- und Pressenstößel- bzw. Pleuelsicherheit abzufragenden Bereich mit einer Überlastdruckwaage 14, die um den Abstand 46 zur Antriebsebene 3 versetzt ist. Der mit dem Druckraum 24 kommunizierende Druckraum 29 wirkt mit dem Kolben 70 entgegengesetzt zu den übrigen Druckräumen 26, 27, 28 dieser Summendruckwaage 81. Der gleichfalls parallelgeschaltete Druckraum 34 mit zugehörendem Kolben 74 der Summendruckwaage 82 ist gleichwirkend wie die weiteren Kolben / Druckräume 31, 32, 33 / 71, 72, 73 dieser Summendruckwaage. Die Berechnung der Querschnittsflächen auch des Kolbens 70 der Summendruckwaage 81 ergibt sich wie zuvor aufgezeigt. Ist der Abstand der Arbeitsstufen 8 und 10 zur Antriebsebene 3 bei gleich großen Querschnitten der Kolben 38 und 39 gleich groß, so ergeben sich gleichgroße Kolbenquerschnitte der Kolben 70 und 68. Ihre auf die Summendruckwaage 81 wirkenden Kräfte heben sich jedoch nicht unbedingt auf, weil die Drücke in den Arbeitsstufen während der Pressenbelastung nicht gleich groß sein müssen. Für den Summenkolben 81 stellt sich somit eine den Kolben 20 in den Druckraum 18 bewegende Kraft ein, die um den Querschnitt des Kolbens 70 multipliziert mit dem Druck in dem Druckraum 29 verringert ist. Die Kolbenquerschnittsberechnung des zugehörenden Kolbens 74 der Summendruckwaage 82 berechnet sich auch hier aus dem Abstand 46 der Arbeitsstufe 10 von der Antriebsebene 2 und dem Querschnitt des Kolbens 39 der Überlastdruckwaage 14.
[0015] Fig. 3 geht ein auf die Möglichkeit einer sich mittig zu einer der Antriebsebenen, hier Antriebsebene 3, befindlichen Arbeitsstufe 83. Die Arbeitsstufen 6 bis 10 der vorherig beschriebenen Ausführungen sind über beispielsweise die Druckleitungen 91, 92, 94 und ggf. weiterer an der Summendruckwaage 88 angeschlossen. Die Summendruckwaage kann auch wie die Summendruckwaagen 16 bzw. 81 der Fig. 1 und 2, ausgeführt sein oder diese oder die Summendruckwaagen 17 und 82 ersetzen, und zwar dann, wenn sich die Arbeitsstufe 83 mittig zu der Antriebsebene 2 befindet. Der Vordruck in der Druckwaage 86 wird über die von dem Pumpenaggregat 47 kommende Leitung 87 sowie die Rückschlagventile und, wie auch in den vorhergehenden Beispielen möglich, durch Druckbegrenzungswächter eingestellt. Der Vordruck liegt gleichzeitig auf der Leitung 92, die in einen durch die Plungerkolben 66 und 67 oder die Plungerkolben 67 und 68 von der nach außen führenden Ablaßleitung 63 abgesperrten Teilstück 64 führt. Das Teilstück 64 wird immer dann freigegeben, wenn die auf den Kolben 89 über die Plungerkolben 66, 67 und 68 einwirkenden Gesamtkräfte größer sind als die sich aus dem Druck in dem Druckraum 90 mit der projizierten Fläche des Kolbens 89 ergebende Kraft.
1. Überlastsicherung in Stufen-, Transfer- und dgl. Pressen mit von Pleueln ( 1 )
in einer ersten Antriebsebene ( 2 ) und in einer entfernt zu dieser befindlichen zweiten
Antriebsebene ( 3 ) angetriebenen, auf Arbeitsstufen ( 6, 7, 8, 9, 10, 83 ) wirkenden
Stößeln (4 ), wobei jeder Arbeitsstufe zumindest eine Überlastdruckwaage (11, 12,
13, 14, 86 ) zugeordnet ist, die gemeinsam an Summendruckwaagen (16, 17, 81, 82, 88
) angeschlossen sind und der Wert der Gesamttiberlastsicherung jeder Summendruckwaage
kleiner eingestellt ist als die Summe der Werte der Einzelüberlastsicherungen der
Überlastdruckwaagen, dadurch gekennzeichnet, daß dem Druckraum ( 21, 22, 23, 24, 84
) jeder Überlastdruckwaage (11, 12, 13, 14, 86 ) ein Druckraum ( 26, 27, 28, 29, 64
) in einer ersten Summendruckwaage (16, 81, 88) und ein Druckraum ( 31, 32, 33, 34
) in einer zweiten Summendruckwaage (17, 82 ) zugeordnet ist,und daß der Querschnitt
jedes in der ersten Summendruckwaage (16, 81, 88 ) beaufschlagten Kolbens ( 66, 67,
68, 69, 70 ) proportional ist zu dem Produkt aus dem Abstand (41, 42, 43, 44, 46 )
der angeschlossenen Arbeitsstufe ( 6, 7, 8, 9, 10, 83 ) zu der zweiten Antriebsebene
( 3 ) und dem Kolbenquerschnitt der Überlastdruckwaage ( 21, 22, 23, 24, 84 ) und
der Querschnitt jedes in der zweiten Summendruckwaage (17, 82 ) beaufschlagten Kolbens
( 71, 72, 73, 74 ) porportional ist zu dem Produkt aus dem Abstand ( 76, 77, 78, 79
) der angeschlossenen Arbeitsstufe ( 6, 7, 8, 9, 10, 83 ) zu der ersten Antriebsebene
( 2 ) und dem Kolbenquerschnitt der Überlastdruckwaage ( 21, 22, 23, 24, 84 ).
2. Übe rlastsicherung nach Patentanspruch 1, mit zumindest einer außerhalb einer der
Antriebsebenen ( 2, 3 ) eines Stößels (4 ) befindlichen, jedoch von diesem mit beaufschlagten
Arbeitsstufe (10 ), dadurch gekennzeichnet, daß der an die Überlastdruckwasge (14)
der Arbeitsstufe (10) angeschlossene Kolben (70) der (ersten) Summendruckwaage (81),
deren Kolbenflächenberechnung sich auf die Antriebsebene, hier (3), bezieht, dem die
Arbeitsstufe (10 ) als am nächstliegend zuzuordnen ist, in Gegenrichtung zu den von
den weiteren Überlastdruckwaagen ( 6, 7, 8 ) beaufschlagten Kolben ( 66, 67, 68 )
wirkend angeordnet ist.
3. Überlastsicherung nach Patentanspruch 1, mit zumindest einer im wesentlichen mittig
zu einer Antriebsebene ( 3 ) liegenden Arbeitsstufe ( 83 ), dadurch gekennzeichnet,
daß die aus dem Druckraum ( 84 ) der der Arbeitsstufe ( 83 ) zugeordneten Überlastdruckwaage
( 86 ) herausgeführte Druckleitung ( 87 ) außer mit den den Vordruck in dem Druckraum
( 84 ) herstellenden Druckbeaufschlagungsmitteln ( 47 ) noch mit der Druckablaßregelung
( 54 ) verbunden ist, welche bei Überschreiten eines Grenzdruckes die Leitung ( 87
) und den Druckraum ( 84 ) vom Druck entlastet.
4. Überlastsicherung nach Patentanspruch 3, mit einer bei Abschalten der Presse durch
die Bewegung des Summenkolbens ( 89 ) zeitgleich mit den Druckleitungen (91, 93, 94
) freigegebenen Ablaßleitung ( 63 ) für das Druckmedium, dadurch gekennzeichnet, daß
die aus dem Druckraum ( 84 ) der Überlastdruckwaage ( 86 ) herausgeführte Druckleitung
( 87 ) an ein von den Kolben ( 66, 67 ) ggf. von den Kolben ( 67, 68 ) absperrbares
Teilstück ( 64 ) der Ablaßleitung ( 63 ) angeschlossen ist.