Walzenvorschub

Abstract

 Bei einem Walzenvorschub zum Einzug von streifenförmigem Blech-Werkstückmaterial in eine Blechbarbeitungsmaschine, mit einer unteren, antreibbaren Transportwalze (11) und einer oberen, mittels eines stehend angeordneten linearen, doppelt-wirkenden als Differentialzylinder arbeitenden Hydrozylinders (19) absenkbaren und anhebbaren frei drehbaren Transportwalze (18), ist im Betrieb in den unteren, stangenseitigen Druckraum (26) des Hydrozylinders permanent ein Druck (p₂) vorgegebenen Betrages eingekoppelt. Der im Spannbetrieb des Hydrozylinders in dessen bodenseitigen Druckraum (31) eingekoppelte Druck (p₁) ist der Ausgangsdruck eines Druckminderventils, der durch Einkopplung von Steuerdruck (p₃) in eine Steuerkammer des Druckminderventils erhöht und durch Druckentlastung wi4eder abgesenkt werden kann.wobei der Mindestdruck (p₀) der Beziehung

genügt, in der mit F_R der Betrag der den stangenseitigen Druckraum axial beweglich begrenzenden Ringfläche, mit F_B der Betrag der den bodenseitigen Druckraum axial beweglich begrenzenden Stirnfläche des Hydrozylinderkolbens (28) und mit M_G die Gewichtskraft des Zylinderkolbens und der mit diesem fest verbundenen Teile des Walzenvorschubs bezeichnet sind. Zur Steuerung der Druckbeaufschlagung und -Entlastung der Steuerkammer ist ein als 3/3-Wege-Magnetventil ausgebildetes Umschaltventil (52) vorgesehen, das durch impulsbreiten-modulierte, periodisch alternierende Bestromung der Feldwicklungen eines Doppelhub-Magnetsystems (61) in seine alternativen Funktionsstellungen (I bzw. II) steuerbar ist.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Walzenvorschub zum Einzug von streifenförmigem Blech-Werkstückmaterial in eine Blechbearbeitungsmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

[0002] Ein Walzenvorschub dieser Art ist durch die DE-44 37 217 A1 bekannt.

[0003] Derartige Walzenvorschübe sind insbesondere für Maschinen gedacht, mittels derer Werkstücke, die bis zu ihrer, z.B. durch einen abschließenden Schneidvorgang erfolgenden Vereinzelung zusammenhängend einer Folgebearbeitung an mehreren Bearbeitungsstationen unterwerfbar sind, in denen in einem mittels des Vorschubantriebes gesteuerten Takt unterschiedlichen Fertigungsgraden entsprechende, z.B. stanzende, biegende oder andere kaltverformende Bearbeitungen der Werkstücke gleichzeitig erfolgen. Der Walzenvorschub umfaßt eine untere, mittels eines Positionierungsantriebes rotatorisch antreibbare Transportwalze und eine obere, an einem mittels eines stehend angeordneten linearen, doppelt wirkenden Hydrozylinders absenkbaren und anhebbaren Walzenstock frei drehbar gelagerte Transportwalze, zwischen denen das Werkstückmaterial kraftschlüssig einspannbar und in definierten Transporthüben weitertransportierbar ist. Zur Entfaltung der für das Einspannen des Werkstückmaterials zwischen den Transportwalzen erforderlichen Kraft ist der bodenseitige, obere Druckraum des Hydrozylinders mit Druck beaufschlagbar und zu einer Lüftung des Walzenvorschubes, z.B. zum Zweck einer im Takt der Bearbeitungsvorgänge jeweils nach Stillsetzung des Posititionierungsantriebes erfolgenden, das Werkstück vollends in die Bearbeitungsposition einrückenden Zentrierung druckentlastbar. Des weiteren ist eine Druckventilanordnung vorgesehen, über die in den stangenseitigen Druckraum des Hydrozylinders ein Druck p₂ vorgegebenen Betrages einkoppelbar ist; der im Spannbetrieb des Hydrozylinders in dessen bodenseitigen Druckraum eingekoppelte Druck p₁ wird von einer Drucksummierstufe bereitgestellt, und zwar als Summe eines einstellbar vorgegebenen Mindestdruckes p₀ und eines der Summierstufe an einem Summationseingang zugeleiteten Zusatzdruckes p₃ einstellbar vorgegebenen Betrages, wobei der Mindestdruck p₀ gemäß der Beziehung

gewählt ist, in der mit F_R der Betrag der den stangenseitigen Druckraum axial beweglich begrenzenden Ringfläche des Zylinderkolbens und mit F_B der Betrag der den bodenseitigen Druckraum axial beweglich begrenzenden Stirnfläche des Zylinderkolbens und mit M_G die Gewichtskraft des Zylinderkolbens und der mit diesem fest verbundenen Teile des Walzenvorschubs bezeichnet sind. Zur Steuerung der Entlastung der Transportwalzen ist ein Umschaltventil vorgesehen, das aus einer Funktionsstellung I, in der der Zusatzdruck p₃ am Summationseingang der Drucksummierstufe ansteht, in eine Funktionsstellung II umschaltbar ist, in der der Summationseingang druckentlastet ist.

[0004] Diese Gestaltung und Auslegung des bekannten Walzenvorschubes ist dazu gedacht, beim "Lüften" der oberen Walze diese lediglich so weit zu entlasten, daß das Werkstückmaterial zwischen den Walzen leichtgängig verschoben werden kann, um es vollends in die Bearbeitungsposition bezüglich der für die Bearbeitung vorgesehenen Werkzeuge einrücken - zentrieren - zu können, was z.B. mit Hilfe von abschnittsweise konischen Fangstiften erfolgt, die mit entsprechend angeordneten Materialaussparungen in Eingriff bringbar sind, wodurch das Werkstückmaterial unter kleinen zusätzlichen Verrückungen in die genaue Bearbeitungsposition gelangt, wonach der Druck im oberen Antriebsdruckraum des Hydrozylinders wieder erhöht werden kann. Der in den unteren Antriebsdruckraum des im Differentialbetrieb arbeitenden Hydrozylinders permanent eingekoppelte Druck ist so bemessen, daß bei einer Druckentlastung des oberen Antriebsdruckraumes durch Wegschalten des Zusatzdruckes an der Summierstufe dem in den oberen Antriebsdruckraum noch eingekoppelten Druck so weit entgegenwirkt, daß die Gewichtskraft des Zylinderkolbens und des an diesem hängenden Teils des Walzenvorschubs - Walzenstock und obere Transportwalze - auf insgesamt hohem Druckniveau kompensiert ist, gleichwohl jedoch die für das Zentrieren der einzelnen Werkstückabschnitte bezüglich ihrer Bearbeitungswerkzeuge hinreichende Beweglichkeit gegeben ist, andererseits jedoch vermieden ist, daß die obere Transportwalze im entlasteten Zustand des Walzenvorschubs vom Werkstückmaterial abhebt.

[0005] Ungeachtet der zum Zweck der Erzielung kurzer Taktzeiten bei dem bekannten Walzenvorschub optimal erscheinenden Art der Drucksteuerung in Lüftungsphasen der oberen Walze wird der Erfindung die Aufgabe zugrunde gelegt, einen Walzenvorschub der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß eine signifikante Reduktion des Zeitbedarfs für die Walzenlüftung erzielbar ist und eine hierzu proportionale Reduktion der Taktzeit erzielbar ist.

[0006] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

[0007] Hiernach ist an den stangenseitigen Druckraum des Hydrozylinders permanent ein Druckspeicher angeschlossen, der räumlich in unmittelbarer Nähe des Hydrozylinders angeordnet ist und mittels der Druckventilanordnung auf konstantem Druck p₂ gehalten ist, so daß ein mit einem Druckabfall im oberen Antriebsdruckraum des Hydrozylinders verknüpfter Druckabfall im stangenseitigen Druckraum schnellstmöglich kompensierbar ist. Andererseits wird dadurch, daß die Summierstufe eine mit dem bodenseitigen Druckraum des Hydrozylinders in ständig kommunizierender Verbindung stehende Anschlußkammer hat, die bei einer Erniedrigung des Steuerdruckes p₃ mit dem drucklosen Tank unmittelbar in kommunizierende Verbindung gelangt und nicht, wie es bei dem bekannten Walzenvorschub der Fall ist, über ein Ventil, wird auch im oberen Antriebsdruckraum des Hydrozylinders, der die Druckwalze positioniert, ein raschestmöglicher Abfall auf denjenigen Wert gewährleistet, der dem "Entlastungs-Druck" im unteren, ringförmigen Antriebsdruckraum noch das Gleichgewicht hält, so daß die obere Walze des Walzenvorschubes nicht vom Werkstückmaterial abhebt. Die für die Ausnutzbarkeit der solchermaßen drastisch verbesserten Druck-Versorgungsbedingungen für den unteren Antriebsdruckraum des Hydrozylinders sowie der Reduktion des Strömungswiderstandes vom oberen Antriebsdruckraum zum Vorratsbehälter erforderliche "Schnelligkeit" - Verkürzung der Schaltzeit des Umschaltventils - über das der Zusatz-Steuerdruck an den Summationseingang der Drucksummierstufe angelegt ist, wird dadurch erreicht, daß das Umschaltventil als 3/3-Wege-Magnetventil ausgebildet ist, das zusätzlich zu alternativen Funktionsstellungen I und II, in denen Druck in den oberen Antriebsdruckraum des Hydrozylinders einkoppelbar, alternativ dazu dieser Druckraum entlastbar ist, eine federzentrierte Grundstellung 0 als Mittelstellung hat, in der sämtliche Ventilanschlüsse gegeneinander abgesperrt sind, wobei zur Betätigung dieses Ventils ein Doppelhub-Magnetsystem mit zwei Feldwicklungen vorgesehen ist, durch deren alternative Bestromung auf den Ventilkolben in entgegengesetzter Richtung wirkende Stellkräfte im Sinne der Auslenkung in die alternativen Funktionsstellungen I bzw. II ausübbar sind; diese Feldwicklungen sind im Betrieb des Ventils periodisch alternierend bestromt, derart, daß innerhalb einer Periodendauer T, die zwischen einer ms und einigen wenigen, z.B. 5ms liegt, die eine Feldwicklung für eine vorgegebene Bestromungsdauer T₁ und die andere Feldwicklung anschließend bzw. zuvor für eine Bestromungsdauer T₂ bestromt ist, deren Summe der Periodendauer T entspricht, wobei durch das Verhältnis T₁/T₂ vorgebbar ist, ob das Ventil seine Grundstellung einnimmt, was für T₁/T₂ = 1 der Fall ist, oder seine Funktionsstellung I bzw. II, was für T₁>T₂ bzw. T₂>T₁ der Fall ist, und die Periodendauer T sowie das Verhältnis T₁/T₂ einstellbar vorgebbar sind.

[0008] Ein zum vorgenannten Zweck geeignetes Magnetventil und ein Verfahren zu seiner Ansteuerung sind in der DE 41 07 496 A1 im Detail erläutert, auf deren gesamten Offenbarungsgehalt der Einfachheit halber Bezug genommen sei.

[0009] Das erste Steuerventil der hiernach vorgesehenen Steuerventilanordnung ist zweckmäßigerweise als Druckminderventil ausgebildet.

[0010] Durch die Merkmale der Ansprüche 3 bis 5 sind vorteilhafte Gestaltungen eines im Rahmen des erfindungsgemäßen Walzenvorschubes einsetzbaren Druckminderventils angegeben, bei dem durch direkte Einwirkung auf die Vorspannung seiner Ventilfeder mittels eines motorischen Antriebes der Ausgangsdruck, gegebenenfalls ferngesteuert, einstellbar ist.

[0011] Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung spezieller Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung. Es zeigen:

Fig. 1

ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Walzenvorschubes mit einem Magnetventil mit Doppelhub-Magnetsystem als Umschaltventil, bei dem die Einstellung der Kolbenauslenkungen durch Impulsbreitenmodulation periodisch erzeugter Steuerimpulse erfolgt und

Fig. 2

ein Hydraulikschaltbild eines weiteren Ausführungsbeispiels, bei dem zur Lüftungs-Steuerung ein Nachlauf-Regelventil vorgesehen ist, das mit elektrisch steuerbarer Sollwert-Vorgabe und mechanischer Ist-Wert-Rückmeldung arbeitet.

[0012] In der Fig. 1 ist insgesamt mit 10 ein Walzenvorschub bezeichnet, der als Material-Einzugseinrichtung für eine im übrigen nicht dargestellte Blechbearbeitungsmaschine gedacht ist, mit der eine Folgebearbeitung von Blechwerkstücken durchführbar ist, die an verschiedenen Arbeitsstationen der Maschine mit unterschiedlichen Werkzeugen entsprechend verschiedenen Bearbeitungen, z.B. stanzenden, biegenden und/oder tiefziehenden Bearbeitungen unterworfen werden, die in einem bestimmten Takt an verschiedenen Abschnitten eines mittels des Walzenvorschubs 10 von einem Blechwickel - dem sogenannten "coil" - abgezogen und im Takt der vorgesehenen Bearbeitung weiter transportiert werden, wobei die jeweils vollständig bearbeiteten Werkstücke abschließend durch Abschneiden von dem durch die Bearbeitungsmaschine transportierten Blechstreifen vereinzelt werden.

[0013] Der Walzenvorschub umfaßt beim dargestellten Ausführungsbeispiel eine um eine maschinengestellfeste Achse 11 drehbar gelagerte Transportwalze 12, die mittels eines insgesamt mit 13 bezeichneten elektrohydraulischen Positionierungsantriebs rotatorisch im Sinne der erwünschten Vorschub- und Positionierungsbewegung des in die Maschine einzuziehenden Blechstreifens 14 rotatorisch antreibbar ist, sowie eine um eine zur Drehachse 11 der antreibbaren Transportwalze 12 parallele Achse 16 frei drehbar oberhalb der angetriebenen Transportwalze 12 an einem Walzenstock 17 gelagerte Transportwalze 18, die mit einstellbarer Kraft, die mittels eines doppelt-wirkenden, linearen, senkrecht stehenden Hydrozylinders 19 auf den Walzenstock 17 ausübbar ist, an den Blechstreifen 14 andrückbar ist, der dadurch seinerseits mit dieser Kraft an die angetriebene Transportwalze 12 angepreßt wird, wobei die frei drehbare Transportwalze 18 durch den Reibschluß zwischen dem Fördergut und den beiden Transportwalzen 12,18 ihrerseits im Sinne einer Mitnahme durch die Transportbewegung des Blechstreifens 14 rotatorisch antreibbar ist. Der Positionierungsantrieb 13 umfaßt einen Rotationshydromotor 21 z.B. einen Axialkolbenmotor, dessen Druckölversorgung mittels eines lediglich schematisch angedeuteten Nachlaufregelventils 22 für sich bekannter Bauart gesteuert wird, das mit elektrischer Positions-Sollwert-Vorgabe und mechanischer Positions-Istwert-Rückmeldung arbeitet, so daß durch eine vorgebbare Anzahl von elektrischen Ansteuerimpulsen, mit denen ein zur Öffnungsbetätigung des Nachlaufregelventils 22 vorgesehener elektrischer Schritt- oder Wechselstrommotor 23 zur Positions-Sollwert-Vorgabe ansteuerbar ist, eine sehr feine Aufteilung des pro Arbeitstakt erforderlichen Vorschubhubes in kleine inkrementale Schritte und eine entsprechend genaue Zustellung des Fördergutes 14 zu den einzelnen Bearbeitungsstationen der Bearbeitungsmaschine erzielbar ist.

[0014] Um eine an den einzelnen Arbeitsstationen gleichwohl erforderliche genaue Zentrierung des jeweiligen Werkstückabschnitts bezüglich des Bearbeitungswerkzeugs, z.B. mit Hilfe von Fangstiften zu ermöglichen, die am Widerlager des jeweiligen Werkzeugs angeordnet sind und durch einen formschlüssigen Eingriff mit Zentrierperforationen des Werkstückmaterials in Eingriff gelangen, sobald ein Niederhalter den jeweiligen Werkstückabschnitt in Eingriff mit solchen Fangstiften drängt, ist es erforderlich, die während des Vorschubbetriebs auf den Walzenstock 17 ausgeübte Andrückkraft mindestens so weit aufzuheben, daß das Werkstückmaterial hinreichend beweglich ist, damit es seine bezüglich der Werkzeuge genau zentrierte Soll-Lage gebracht werden kann.

[0015] Die diesbezüglich geeignete Steuerung der Drücke, die in dem von der Kolbenstange 24 des Hydrozylinders 19 axial durchsetzten - stangenseitigen - Druckraum 26, der durch die Ringfläche 27 des Betrages F_R des Kolbens 28 axial beweglich begrenzt ist, einerseits, und in dem bodenseitigen, durch die gesamte Stirnfläche F_B des Kolbens 28 axial beweglich begrenzten Druckraum 31, andererseits, des Hydrozylinders 19 wirksamen Drücke vermittelt eine insgesamt mit 32 bezeichnete Steuerventilanordnung, deren Zweck es ist, in Stillstandsphasen des Walzenvorschubs 10 eine vollständige Entlastung des Walzenstocks 17 zu bewirken, derart, daß der Walzenvorschub 10 vollständig entlastet ist, der Walzenstock 17 jedoch nicht angehoben wird, sondern die im Förderbetrieb mitgenommene Transportwalze 18 - kraftlos - auf dem Blechstreifen 14 gleichsam "aufliegt".

[0016] Die Steuerventilanordnung 32 umfaßt ein erstes Steuerventil 33, mittels dessen der in den bodenseitigen Druckraum 31 des Hydrozylinders 19 einkoppelbare Druck p₁ einstellbar ist. Der Versorgungseingang 34 dieses Steuerventils 33 ist mit dem P-Versorgungsanschluß 36 des Druckversorgungsaggregats 35 verbunden. Der Ausgang 37 des ersten Steuerventils 33 ist unmittelbar an den Druckanschluß 39 des bodenseitigen Druckraums 31 des Hydrozylinders 19 angeschlossen.

[0017] Dieses erste Steuerventil 33 ist seinem und seiner Funktion nach ein Druckminderventil, dessen Entlastungsanschluß 38 direkt mit dem Tank-Anschluß 41 des Druckversorgungsaggregats 35 verbunden ist. Der Ausgangsdruck p₁, der am Ausgang 37 des ersten Steuerventils 33 bereitstellbar ist, ist zum einen durch die Einstellung der Vorspannung einer Ventilfeder 42 vorgebbar, und der Vorspannung dieser Ventilfeder 42 proportional, sowie auch durch Einkopplung eines Steuerdruckes p₃ in eine Steuerkammer 43 des ersten Steuerventils 33 veränderbar, durch deren Druckbeaufschlagung eine auf den nicht dargestellten Ventilkolben wirkende Kraft entsteht, die sich zu der Vorspannkraft der Ventilfeder 42 addiert, mit der Folge, daß der Ausgangsdruck des ersten Steuerventils zur Summe der Vorspannkraft der Ventilfeder 42 und der hydraulisch erzeugten "Spann"-Kraft proportional ist.

[0018] Der für die hydraulische Ansteuerung des ersten Steuerventils 33 ausnutzbare Druck p₃ wird am Druckausgang 44 eines zweiten Druckminderventils 46 der Steuerventilanordnung 32 bereitgestellt, dessen Druckversorgungseingang 47 wiederum mit dem Hochdruck-Anschluß 36 des Druckversorgungsaggregats 35 verbunden ist, und dessen Entlastungsanschluß 48 mit dem Tank-Anschluß 41 des Druckversorgungsaggregats 35 verbunden ist. An den Druckausgang 44 dieses zweiten Druckminderventils 46 ist ein Steuerdruckspeicher 49 angeschlossen, der hierdurch permanent auf dem Ausgangsdruckniveau des zweiten Druckminderventils 46 gehalten ist, wobei dieses Ausgangsdruckniveau p₃ durch Einstellung der Vorspannung einer Ventilfeder 51 vorgebbar ist. Zur Einkopplung von Steuerdruck p₃ in die Steuerkammer 43 des ersten Steuerventils 33, bedarfsmäßig zu deren Druckentlastung, ist ein insgesamt mit 52 bezeichnetes schnell-schaltendes Magnetventil vorgesehen, das zwischen den hydraulischen Steueranschluß 53 der Steuerkammer 43 des ersten Steuerventils 33 und den Steuerdruck-Speicher 49 bzw. den Druckausgang 44 des zweiten Druckminderventils 46 geschaltet ist.

[0019] Dieses Magnetventil 52 ist als 3/3-Wege-Ventil ausgebildet, das eine durch in entgegengesetzter Richtung wirkende Ventilfedern 54 und 56 zentrierte "Mittel"-Stellung als Grundstellung 0 hat, in der sein P-Versorgungsanschluß 57 und sein T-Rücklaufanschluß 58 gegeneinander sowie gegen den Steuerausgang 59 des Ventils 52 abgesperrt sind. Zur Betätigung des Magnetventils 52 ist ein insgesamt mit 61 bezeichnetes Doppelhub-Magnetsystem vorgesehen, das zwei lediglich durch ihre Steueranschlüsse 62 und 63 repräsentierte Feldwicklungen hat, durch deren alternative Bestromung auf den durch das 3/3-Wege-Ventilsymbol 64 repräsentierten Ventilkolben in entgegengesetzter Richtung wirkende Stellkräfte im Sinne einer Auslenkung desselben in die alternativen Funktionsstellungen I und II ausübbar sind. In der Funktionsstellung I des Magnetventils 52 ist die Steuerkammer 43 des ersten Steuerventils 33 mit dem Druckausgang 44 des zweiten Druckminderventils 46 bzw. dem Steuerdruckspeicher 49 verbunden, jedoch gegen den Rücklaufanschluß 58 des Ventils 52 abgesperrt. In dieser Funktionsstellung I ist der Steuerdruck p₃ somit in die Steuerkammer 43 des ersten Steuerventils 33 eingekoppelt. Der Ausgangsdruck p₁ ist dann durch die Beziehung

gegeben, in der mit p₀ der jenige Ausgangsdruck bezeichnet ist, der sich aufgrund der eingestellten Vorspannung der Ventilfeder 42 ergibt, falls die Steuerkammer 43 drucklos ist.

[0020] In der Funktionsstellung II des Magnetventils 52 ist die Steuerkammer 43 des ersten Steuerventils 33 mit dem T-Rücklaufanschluß 58 des Magnetventils 52 verbunden, jedoch gegen den Steuerdruckspeicher 49 und das zweite Druckminderventil 46 abgesperrt. In dieser Funktionsstellung, die druckentlasteter Steuerkammer 43 des ersten Steuerventil 33 entspricht, hat dessen Ausgangsdruck den Wert p₀.

[0021] Der in den stangenseitigen Druckraum 26 des Antriebs-Hydrozylinders 19 einkoppelbare Druck, der ebenfalls vom hohen Ausgangsdruck des Druckversorgungsaggregats 35 abgeleitet wird, ist mittels eines dritten Druckminderventils 66 vorgebbar, dessen Ausgangsdruck durch Einstellung der Vorspannung einer Ventilfeder 67 einstellbar ist. Der P-Versorgungseingang 68 dieses dritten Druckminderventils 66 ist unmittelbar an den Hochdruck-Ausgang 36 des Druckversorgungsaggregats 35 angeschlossen. Der Entlastungs-Anschluß 69 des dritten Druckminderventils 66 ist "direkt", d.h. unter weitestmöglicher Vermeidung von Strömungswiderständen mit dem Tank-Rücklaufanschluß 41 des Druckversorgungsaggregats 35 verbunden.

[0022] An den Druckanschluß 71 des unteren Druckraumes 26, der mit dem Druckausgang 72 des dritten Druckminderventils 66 verbunden ist, ist auch ein räumlich in unmittelbarer Nähe des Hydrozylinders 19 angeordneter Antriebsdruckspeicher 73 angeschlossen, der über das dritte Druckminderventil 66 ständig auf dessen Ausgangsdruckniveau gehalten ist.

[0023] Im Betrieb des Walzenvorschubs 10 ist der Ausgangsdruck p₂ dieses Druckspeichers 73 beziehungsweise des dritten Druckminderventils 66 permanent in den stangenseitigen Druckraum 26 des Hydrozylinders 19 eingekoppelt. Dieser Druck p₂ ist um mindestens 10% niedriger als der Ausgangsdruck P des Druckversorgungsaggregats 35, zweckmäßigerweise jedoch nicht um mehr als 15% dieses Druckes.

[0024] Die Vorspannung der Ventilfeder 42 des ersten Druckminderventils 33 wird unter Berücksichtigung der Einstellung des dritten Druckminderventils 66, dessen Ausgangsdruck in den unteren Druckraum 26 eingekoppelt ist, sowie der Auslegung des Hydrozylinders 19 und des Walzenstockes 17 so eingestellt, daß der bei Druckentlastung der Steuerkammer 43 des ersten Druckminderventils 33 sich einstellende Ausgangsdruck p₀ dieses Druckminderventils der Beziehung

genügt, wobei in dieser Beziehung (2) mit M_G die Gesamt-Gewichtskraft des Kolbens 28 und der Kolbenstange 24 des Hydrozylinders 19 sowie des an diesem befestigten Walzenstockes 17 und der an diesem drehbar gelagerten Transportwalze 18 bezeichnet ist.

[0025] Diese Beziehung (2) impliziert die - sehr gute - Näherung, daß zwischen dem Kolben 28 und dem Gehäuse des Hydrozylinders 19 wirksame Reibungskräfte, die dem Betrage nach klein gegen die Gewichtskraft des Kolbens 28, der Kolbenstange 24 und des Walzenstockes 17 einschließlich Transportwalze 18 sind, vernachlässigt werden können.

[0026] Die Beziehung (2) entspricht der Betriebssituation, daß die obere Transportwalze 18 "gelüftet", d.h. so weit entlastet ist, daß das zwischen den Transportwalzen 12 und 18 angeordnete Werkstück-Material leichtgängig beweglich ist und mit Hilfe von Fangstiften in bekannter Weise bezüglich der Bearbeitungswerkzeuge der Maschine zentrierbar ist, wobei diese Zentrierung des Werkstückmaterials bei stillgesetztem Positionierantrieb 13 erfolgt. Für einen nach der Bearbeitung des Werkstück-Materials einsetzenden Weitertransport desselben wird durch Umschaltung des Steuerventils 52 in dessen Funktionsstellung I Druck in die Steuerkammer 43 des ersten Steuerventils 33 eingekoppelt und dadurch der Ausgangsdruck dieses Steuerventils 33, der in den bodenseitigen, oberen Antriebsdruckraum 31 des Hydrozylinders 19 eingekoppelt ist, erhöht, wodurch die Spannkraft, mit der die obere Walze 18 gegen das auf der unteren Walze 12 abgestützte Werkstück-Material gedrängt wird, auf einen Betrag K_V erhöht wird, der durch die Beziehung

gegeben ist.

[0027] Um möglichst kurze Einstellzeiten zu erzielen, die das Magnetventil 52 zur Einstellung einer alternativen Funktionsstellungen I und II benötigt, ist für dieses eine Ansteuerung durch Impulsbreitenmodulation der Bestromung seiner Feldwicklungen vorgesehen.

[0028] Zur Erläuterung dieser Ansteuerung sei davon ausgegangen, daß aus einer Bestromung der einen Feldwicklung 62 auf den beweglichen Ventilkörper, der durch das 3/3-Wege-Ventilsymboi 64 repräsentiert ist, eine Kraft ausgeübt wird, die den Ventilkörper 64 in die Funktionsstellung I drängt, und durch eine Bestromung der anderen Feldwicklung 63 eine Kraft, die den Ventilkörper 64 in die mit der Funktionsstellung II verknüpfte Position drängt, wobei mit zunehmender Auslenkung des Ventilkörpers 64 auch zunehmende Strömungsquerschnitte der jeweils wirksamen Strömungspfade freigegeben sind.

[0029] Während sämtlicher Betriebsphasen des Walzenvorschubs 10 werden beide Feldwicklungen 62 und 63 des Magnetventils 52 periodisch alternierend Erregerstrom-Impulsen ausgesetzt, deren Impulsfolgefrequenz für beide Erregerwicklungen 62 und 63 dieselbe ist, wobei die eine Erregerwicklung 62 jeweils dann bestromt ist, wenn die andere Erregerwicklung 63 nicht bestromt ist und umgekehrt. Die Impulsdauer T₁ derjenigen Stromimpulse, mit denen die eine Erregerwicklung 62 periodisch bestromt wird und die Impulsdauer T₂ dernenigen Impulse, mit denen die andere Erregerwicklung 63 des Doppelhubmagnetsystems 61 bestromt wird, ergeben in der Summe jeweils die Periodendauer T, die durch den Reziprokwert der Impulwiederholungsfrequenz bestimmt ist. Dadurch wird der Ventilkörper 64 ständig zu zeitperiodischen Auslenkungen angeregt, die bei Gleichheit der Impulsbreiten (

) zu einem "symmetrischen" Pendeln des Ventilkörpers 64 um seine mit der Grundstellung 0 des Magnetventils 52 verknüpfte Mittelstellung führen, so daß sich im Mittel diese - sperrende - Funktionsstellung ergibt, während bei Ungleichheit der Impulsbreiten T₁ und T₂, je nachdem welche die größere ist, im zeitlichen Mittel entweder eine überwiegende Einnahme der Funktionsstellung I oder der Funktionsstellung II des Magnetventils 52 ergibt. Hierbei werden, je nach dem Wert des Verhältnisses T₁/T₂ mehr oder weniger große Öffnungsquerschnitte der effektiv freigegebenen Strömungspfade erreicht, so daß das Magnetventil 52 die Eigenschaften eines Proportionalventils mit impulsbreiten-modulierten Strömungsquerschnitten vermittelt. Zur diesbezüglichen Ansteuerung des Magnetventils 52 ist eine lediglich schematisch dargestellte elektronische Steuereinheit 74 vorgesehen, die die zur periodisch alternierenden Erregung der beiden Feldwicklungen 62 und 63 genutzten Stromimpulse der Dauer T₁ bzw. T₂ abgibt.

[0030] Die elektronische Steuereinheit 74 ist dahingehend ausgelegt, daß sowohl die Periodendauer T als auch das Verhältnis T₁ /T₂ veränderbar sind, wobei ein typischer Variationsbereich der Periodendauer zwischen 2ms und 10ms liegt und das Verhältnis T₁/T₂ zwischen 10² und 10^-2 veränderbar ist, wobei die Impulsbreiten T₁ und T₂ in Schrittweiten von 1/100 der Periodendauer T veränderbar sind.

[0031] Mit dem insoweit erläuterten Walzenvorschub 10 sind pro Minute bis zu 600 Arbeitshübe der Bearbeitungsmaschine hinreichend präzise steuerbar.

[0032] Der in der Fig. 2 als weiteres Ausführungsbeispiel dargestellte Walzenvorschub 10' ist mit dem Walzenvorschub 10 gemäß Fig. 1 weitgehend funktionsanalog. Die Art der Einkopplung des Druckes p₂ in den unteren Druckraum 26 des Hydrozylinders 19 über das Druckminderventil 66 sowie mittels des Druckspeichers 73 ist dieselbe wie bei dem Walzenvorschub 10 gemäß Fig. 1. Auch die Einkopplung des Druckes p₁ in den oberen Druckraum 31 des Hydrozylinders zum Belasten der oberen Transportwalze 18 erfolgt über ein funktionell zu dem ersten Steuerventil 33 des Walzenvorschubs 10 gemäß Fig. 1 funktionsanaloges Druckminderventil 33' dessen Ventilfeder 42' unter einer Midest-Vorspannung steht, die so gewählt ist, daß der Ausgangsdruck p₁ des Druckminderventils 33' in der minimaler Vorspannung der Ventilfeder 42' entsprechenden Grundstellung des Minderventils 33' um ca. 20% niedriger ist als derjenige Druck, der erforderlich wäre, um den in den unteren Antriebsdruckraum 26 eingekoppelten Ausgangsdruck p₂ des diesem zugeordneten Druckminderventils 66 das Gleichgewicht zu halten. Der Kolben 28 des Antriebs-Hydrozylinders 19 des Walzenvorschubs 10' kann daher, sobald der Ausgangsdruck p₂ des Druckminderventils 66 in den Ringraum 26 eingekoppelt ist, in seine obere, z.B. durch Anschlagwirkung markierte Endstellung gelangen, in der die obere Transportwalze 18 vom Werkstück-Material 14 abgehoben ist.

[0033] Zum Beispiel davon ausgehend, daß das zur Druckeinkopplung in den unteren Druckraum 26 vorgesehene Druckminderventil 66 auf einen Ausgangsdruck von 40bar fest eingestellt ist und daß das Flächenverhältnis F_B/F_R einen Wert von 1,64 hat, was einem Verhältnis des Kolbenstangen-Durchmessers d zum Durchmesser D des Kolbens von 5:8 entspricht, bedeutet dies, daß der Ausgangsdruck des Druckminderventils 33' bei minimaler Vorspannung seiner Ventilfeder 42' einen Wert von etwa 24,4 bar haben muß, um der (bei einem Druck von 40 bar) im unteren Druckraum 26 über die Ringflche 27 ausgeübten, aufwärts gerichteten Kraft das Gleichgewicht zu halten, wenn hierbei die nach unten gerichtete Gewichtskraft des Kolbens 28 und des Walzenstocks 17 einschließlich der oberen Transportwalze 18 vernachlässigt werden. Wird weiter vorausgesetzt, daß der - nicht dargestellte - Kolben des Druckminderventils 33', für das ein bekannter Aufbau vorausgesetzt sei, einen Durchmesser von 12 mm hat, was einer Kolbenfläche, die dem Druck im oberen Antriebsdruckraum 31 ausgesetzt ist, von 1,13 cm² entspricht, so ergibt sich für die Vorspannung der Ventilfeder 42', bei der das Druckminderventil 33' den geregelten Ausgangsdruck von 24,4 bar abgibt, eine Feder-Vorspannung von 271 N. Soll der Druck P₁ in dem oberen Druckraum 31 des Hydrozylinders 19 z.B. auf 150 bar erhöht werden, so erfordert dies eine Erhöhung der Vorspannung der Ventilfeder 42' auf einen Wert von 150 . FK (FK = Fläche des Druckminderventilkobens), d.h. eine Vorspannung von 1695 N, d.h. eine etwa 6,2 mal höhere Vorspannung als im erläuterten Gleichgewichtsfall, in dem die Feder-Vorspannung nur 271,3 N beträgt. Um eine derart hohe Vorspannung der Ventilfeder 42' des Druckminderventils 33' einstellen zu können, ist bei dem Walzenvorschub 10' ein direkt auf die Ventilfeder 42' wirkender Stellzylinder 78 vorgesehen, bei dem definiert verschiedene Positionen seines Zylinderkolbens 79, mit denen definiert verschiedene Werte der Vorspannung der Ventilfeder 42' verknüpft sind, mittels eines Nachlauf-Regelventils 80 einstellbar sind, das mit elektrisch gesteuerter Positions-Sollwert-Vorgabe und mechanischer Ist-Wert-Rückmeldung der Kolbenposition arbeitet.

[0034] Der Stellzylinder 78 ist als doppelt wirkender linearer Hydrozylinder mit einseitig aus dem Gehäuse austretender Kolbenstange 81 ausgebildet, welche die einseitige axiale Abstützung der Ventilfeder 42' bildet, die zum anderen am nicht dargestellten Kolben des Druckminderventils 33' axial abgestützt ist. Der Stellzyzlinder 79 wird als Differentialzylinder betrieben, bei dem ständig der Ausgangsdruck des beim gewählten Erläuterungsbeispiels auf 40 bar eingestellten Druckminderventils 66 in den stangenseitigen Druckraum 82 eingekoppelt wird. Die Hub-Steuerung des Stellzylinderkolbens 79 erfolgt durch Druckbeaufschlagung- bzw. Entlastung des bodenseitigen Antriebsdruckraumes 83, der über das Nachlauf-Regelventil 80 mit dem Druckausgang 72 des Druckminderventils 66, alternativ mit dem drucklosen Tank 85 des Druckversorgungsaggregats verbindbar bzw. gegen beide absperrbar ist.

[0035] Das Nachlauf-Regelventil 80 ist beim dargestellten, speziellen Ausführungsbeispiel als 3/3-Wege-Ventil ausgebildet, das bei Gleichheit des Ist-Wertes der Position des Stellzylinderkolbens 79 mit dem durch definierte Einstellung der Position des durch das 3/3-Wege-Ventilsymbol 84 repräsentierten Kolbens des Nachlauf-Regelventils 80 seine sperrende Mittelstellung 0 einnimmt, in der der Steueranschluß 86 des Nachlauf-Regelventils 80 sowohl gegen dessen Druck-Versorgungsanschluß 87 als auch gegen dessen Tank-Rücklaufanschluß 88 abgesperrt ist.

[0036] Soll die Vorspannung der Ventilfeder 42' und damit der Ausgangsdruck des Druckminderventils 33' auf einen definierten Wert erhöht werden, so wird, gesteuert z.B. durch einen Schrittmotor 90 der Kolben 84 des Nachlauf-Regelventils 80 um einen definierten Hub in Richtung des Pfeils 89, beim dargestellten, speziellen Ausführungsbeispiel in derselben Richtung, in der auch der Kolben 79 des Stellzylinders 78 zur Erhöhung der Federvorspannung verschoben werden muß, verschoben, wodurch das Nachlauf-Regelventil 80 in seine Funktionsstellung I gelangt, in welcher der Ausgangsdruck des Druckminderventils 66 in den bodenseitigen Antriebsdruckraum 83 des Stellzylinders 78 eingekoppelt ist, dieser jedoch gegen den Rücklaufanschluß 88 des Nachlaufregelventils abgesperrt ist. Dadurch wird der Stellzylinderkolben 79, mit dem das lediglich schematisch angedeutete mechanische Rückmeldelement 91 des Nachlauf-Regelventils 80 fest verbunden ist, ebenfalls in Richtung des Pfeils 89 im Sinne einer Erhöhung der Federvorspannung verschoben, bis sich nach Erreichen des dem Kolbenhub des Nachlauf-Regelventils 80 entsprechenden Kolbenhub 79 des Stellzylinders 78 wieder die sperrende Mittelstellung 0 des Nachlauf-Regelventils 80 ergibt und demgemäß der Kolben 79 des Stellzylinders 78 in der mittels des Schrittmotors 90 eingesteuerten Soll-Position stehenbleibt.

[0037] Soll andererseits, ausgehend von einer mit der Sperrstellung 0 des Nachlauf-Regelventils verknüpften definierten Vorspannung der Ventilfeder 42' ein niedrigerer Wert derselben eingestellt werden, so wird der Ventilkolben 84 des Nachlauf-Regelventils durch gegensinnige Ansteuerung des Schrittmotors 90 in Richtung des Pfeils 89' um einen der Vorspannungsänderung entsprechenden Hub verschoben. Hierdurch gelangt das Nachlauf-Regelventil 80 zunächst in die Funktionsstellung II, in welcher der bodenseitige Druckraum 83 des Stellzylinders 79 mit dem drucklosen Rücklaufanschluß 88 des Nachlaufregelventils 80 verbunden und gegen dessen Druckversorgungsanschluß 87 abgesperrt ist, mit der Folge, daß der Stellzylinderkolben 79 einen mit dem "Rückwärts-Hub" des Nachlauf-Regelventilkolbens 84 korrelierten Entspannungshub ausführt, bis bei Gleichheit von Soll- und Istwert wieder die Sperrstellung 0 des Nachlauf-Regelventils 80 erreicht ist.

[0038] Wegen der durch die Elastizität der Ventilfeder 42' bedingten strengen Verknüpfung ihrer Vorspannung mit der Position des Stellzylinderkolbens 79, einerseits, und, andererseits, wegen der durch das Prinzip der Nachlauf-Regelung bedingten strengen Korrelation zwischen der Position des Stellzylinderkolbens 79 und der Position des Kolbens 84 des Nachlauf-Regelventils 80, die z.B. mittels eines lediglich schematisch angedeuteten Positionsgebersystems 92 erfaßtbar ist, ist bei dem Walzenvorschub 10' auf einfache Weise eine ferngesteuerte, wegen der Direkt-Einwirkung auf die Ventilfeder 42' sehr rasch erzielbare Einstellung des Ausgangsdruckes des Druckminderventils 33' möglich.

[0039] Damit bei einem Ausgangsdruck des Druckminderventils 66 von 40 bar mittels des Stellzylinders 78 eine Federvorspannung der Ventilfeder 42' von 1695 N erreichbar ist, die beim gewählten Erläuterungsbeispiel einem Ausgangsdruck des Druckminderventils 33' von 150 bar entspricht, muß die bodenseitige Stirnfläche des Stellzylinderkolbens 79 um ca. 4,23 cm² größer sein als die stangenseitige Ringstirnfläche des Stellzylinderkolbens 79, was bei konstruktiv günstig geringen Abmessungen des Stellzylinders 78 ohne weiteres möglich ist.

[0040] Bei Kenntnis der Federkennlinie, die in einem Eichvorgang ermittelt werden kann, ist, arbeitstaktgerecht auch auf einfache Weise eine elektronische Steuerung des Ausgangsdruckes des Druckminderventils 33' und damit der Betriebsdrücke des Walzen-Spannzylinders 19 möglich.

[0041] In zweckmäßiger Gestaltung des Walzenvorschubes 10' ist ein elektronischer oder elektromechanischer Drucksensor 93 vorgesehen, mittels dessen der in den bodenseitigen Druckraum 31 des Hydrozylinders 19 eingekopptelte Druck erfaßbar ist, so daß auch insoweit eine Druck-Regelung durch Vergleich des Druck-Istwertes mit gesteuert vorgebbaren Hub-Sollwerten möglich ist.

Ansprüche

1. Walzenvorschub zum Einzug von streifenförmigem Blech-Werkstückmaterial in eine Blechbarbeitungsmaschine, mit einer unteren, mittels eines Positionierungsantriebs rotatorisch antreibbaren Transportwalze und einer oberen, an einem mittels eines stehend angeordneten linearen, doppelt-wirkenden Hydrozylinders absenkbaren und anhebbaren Walzenstock frei drehbar gelagerten Transportwalze, zwischen denen das Werkstückmaterial kraftschlüssig einspannbar und in definierten Transporthüben weitertransportierbar ist, wobei zur Entfaltung der für das Einspannen des Werkstückmaterials zwischen den Transportwalzen erforderlichen Kraft mindestens der bodenseitige, obere Druckraum des Hydrozylinders mit Druck beaufschlagbar ist und zu einer Lüftung des Walzenvorschubs, z.B. zum Zweck einer im Takt der Bearbeitungsvorgänge jeweils nach Stillsetzung des Positionierungsantriebs erfolgenden, das Werkstück vollends in die Bearbeitungsposition einrückenden Zentrierung, der bodenseitige, obere Druckraum des Hydrozylinders druckentlastbar ist, wobei

a) eine Druckventilanordnung vorgesehen ist, über die in den stangenseitigen Druckraum des Hydrozylinders ein Druck (p₂) vorgegebenen Betrages einkoppelbar ist der im Betrieb des Walzenvorschubs permanent in diesem Druckraum eingekoppelt ist, des weiteren

b) der im Spannbetrieb des Hydrozylinders in dessen bodenseitigen Druckraum eingekoppelte Druck (p₁) der Ausgangsdruck einer Drucksummierstufe ist, der der Summe eines einstellbar vorgegebenen Mindestdrucks (p₀) und eines der Summierstufe an einem Summationseingang zugeleiteten Zusatzdruckes (p₃) einstellbar vorgegebenen Betrages entspricht, wobei der Mindestdruck (p₀) gemäß der Beziehung

gewählt ist, in der mit F_R der Betrag der den stangenseitigen Druckraum axial beweglich begrenzenden Ringfläche und mit F_B der Betrag der den bodenseitigen Druckraum axial beweglich begrenzenden Stirnfläche des Hydrozylinders und mit M_G die Gewichtskraft des Zylinderkoblens und der mit diesem fest verbundenen Teile des Walzenvorschubs bezeichnet sind, und

c) ein Umschaltventil vorgesehen ist, das zur Entlastung der Transportwalzen aus einer Funktionsstellung (I), in der der Zusatzdruck (p₃) am Summationseingang der Drucksummierstufe ansteht, in eine Funktionsstellung (II) umschaltbar ist, in der der Summationseingang druckentlastet ist, dadurch gekennzeichnet, daß

A) an den stangenseitigen Druckraum (26) des Hydrozylinders (19) permanent ein Druckspeicher (73) angeschlossen ist, der räumlich in unmittelbarer Nähe des Hydrozylinders (19) angeordnet ist, und mittels der Druckventilanordnung (32) auf konstantem Druck p2 gehalten ist, daß

B) die Summierstufe (33) eine mit dem bodenseitigen Druckraum (31) des Hydrozylinders (19) in ständig kommunizierender Verbindung stehende Anschlußkammer hat, die bei einer Erniedrigung des Steuerdruckes p3 in mit dem drucklosen Tank des Druckversorgungsaggregats (35) unmittelbar kommunizierende Verbindung gelangt, daß

C) das Umschaltventil (52) als 3/3-Wege-Magnetventil ausgebildet ist, das

C1) zusätzlich zu den alternativen Funktionsstellungen (I und II) eine federzentrierte Grundstellung (0) als Mittelstellung hat, in der sämtliche Ventilanschlüsse (57, 58, 59) gegeneinander abgesperrt sind, und bei dem

C2) zur Betätigung ein Doppelhub-Magnetsystem (61) mit zwei Feldwicklungen (62, 63) vorgesehen ist, durch deren alternative Bestromung auf den Ventilkolben (64) in entgegengesetzter Richtung wirkende Stellkräte im Sinne der Auslenkung des Kolbens (64) in die alternativen Funktionsstellungen (I bzw. II) ausübbar sind, wobei

C3) im Betrieb des Ventils (52) die Feldwicklungen (62, 63) periodisch alternierend bestromt sind, derart, daß innerhalb einer Periodendauer T, die in der Größenordnung einiger ms (1 bis 5 ms) die eine Feldwicklung für eine vorgegebene Bestromungsdauer T₁ und die andere Feldwicklung für eine Bestromungsdauer

bestromt ist und

C4) durch das Verhältnis T₁/T₂ vorgegeben ist, ob das Ventil (72) seine Grundstellung (0) einnimmt, was für T₁/T₂ = 1 der Fall ist, oder seine Funktionsstellung I bzw. II, was für T₁ > T₂ bzw. T₂ > T₁ der Fall ist und weiter

C5) die Periodendauer D und das Verhältnis T₁/T₂ einstellbar vorgebbar sind.

2. Walzenvorschub nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Steuerventil (33), dessen Druckausgang (37) an den Druckanschluß (39) des bodenseitigen Druckraumes (31) des Hydrozylinders (19) angeschlossen ist, als Druckminderventil ausgebildet ist.

3. Druckventil, insbesondere zur Betriebssteuerung eines Walzenvorschubs nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei dem der Ausgangsdruck mit der Vorspannung einer Ventilfeder korreliert ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein elektrisch ansteuerbarer Stellantrieb vorgesehen ist, mittels dessen die Vorspannung der Ventilfeder (42') auf definierte Werte einstellbar ist.

4. Druckventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellantrieb als mittels eines Nachlauf-Regelventils (80) steuerbarer Hydrozylinder (78) ausgebildet ist, mittels dessen die Ventilfeder (42') des Druckventils (33') definiert vorspannbar ist.

5. Druckventil nach Anspruch 3 oder Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Absolut-Wegmeßsystem (91) vorgesehen ist, mittels dessen die mit der Position des Kolbens (79) des Hydrozylinders (78) korrelierte Position des Kolbens (84) des Nachlauf-Regelventils (80) erfaßbar ist.

6. Walzenvorschub unter Verwendung eines Druckventils gemäß einem der Ansprüche 3 bis 5 zur Einkopplung von Druck in den stangenseitigen Druckraum (31) des zum Andrücken der Transportwalzen (12,18) an das Werkstückmaterial (14) vorgesehenen Hydrozylinders (19), dadurch gekennzeichnet, daß ein den Ausgangsdruck des Druckminderventils (33') überwachender elektronischer oder elektromechanischer Drucksensor (93) vorgesehen ist.

Zeichnung