DE1950424B2

DE1950424B2 - Mechanical press hydraulic safety overload system - has pneumatic and valve pistons with common pressure oil supply line and side attachment

Info

Publication number: DE1950424B2
Application number: DE19691950424
Authority: DE
Inventors: Wolfgang; Kaatze Manfred DipL-Ing.; DDR 5000 Erfurt Härtung
Original assignee: Umformtechnik Herbert Warnke VEB
Current assignee: Umformtechnik Herbert Warnke VEB
Priority date: 1969-03-17
Filing date: 1969-10-07
Publication date: 1977-06-02
Also published as: DE1950424A1; CS151012B2

Abstract

An overload safety device is for use with mechanical presses which operate using hydraulic cushions etc. A pneumatic piston (22) is provided for each valve piston (21). An outlet valve (18) is separate from the valve piston (21) but controlled by it for each hydraulic cushion. The pre-control pressure is provided by means of pressure oil which flows down the common supply pipeline (15). The pre-control space of the system is attached to the other side attachment (38) on the supply pipeline (15).

Description

Die Erfindung betrifft eine Überlastsicherung für mechanische Pressen mit je einem hydraulischen Kissen und je einer Ventilsteuerung pro Druck Übertragungspunkt vom Pressenantrieb zum Stößel. The invention relates to an overload protection device for mechanical presses, each with a hydraulic cushion and one valve control for each pressure transmission point from the press drive to the ram.

Es sind hydraulische Überlastsicherungen an Pressen bekannt, bei denen die Krafteinleitung in den beweglichen Werkzeugträger mittels eines gegen ein Flüssigkeitsvolumen sich abstützenden Kolbens erfolgt, der als ein durch den Flüssigkeitsdruck auf seinen Sitz gepreßtes Ventil ausgebildet ist. Diese Überlastsicherungen, bei denen die Kolben der Überlastzylinder selbst die Steuerung vornehmen, haben den Nachteil, daß es nicht oder nur unvollkommen gelingt die auch unterhalb der Belastungsgrenze stets unter hohem Vorspannungsdruck stehenden ölpolster absolut dicht zu halten, da die Abdichtung der Ventilsitze fertigungstechnisch äußerst schwierig zu lösen ist. Die vollständige Dichtheit des hydraulischen Systems im Normalzustand ist aber die Voraussetzung für ein zuverlässiges Arbeiten der Überlastsicherung. Zum anderen besteht die Gefahr, daß die Sicherung bei Erschütterungen, z. B. Aufsetzen des Stößels bei Schneidprozessen auslöst.Hydraulic overload protection devices are known on presses, in which the force is introduced into the movable ones Tool carrier takes place by means of a piston which is supported against a volume of liquid and which is used as a valve pressed onto its seat by the pressure of the liquid is formed. These overload protection devices, where the pistons of the overload cylinders themselves control, have the disadvantage that it does not or only imperfectly succeeds, even below the load limit, always under high To keep the pre-tension pressure of the oil cushion absolutely tight, since the sealing of the valve seats is technical is extremely difficult to solve. The complete tightness of the hydraulic system in the normal state but is a prerequisite for reliable operation of the overload protection. On the other hand, there is the risk that the fuse in the event of shocks, z. B. Placing the plunger triggers during cutting processes.

Es ist weiterhin eine hydraulische Überlastsicherung mit unterhalb der Druckübertragungspunkte angeordneter hydraulischen Kissen gemäß US-PS 29 37 733 bekannt, die mit je einer Steuereinheit verbunden sind. Im Falle der Überlastung eines der hydraulischen Kissen muß das aus dem Kissen verdrängte öl den in der Steuereinheit angeordneten Ventilkörper gegen die Kraft einer Feder zurückschieben, wobei das auf die Rückseite des Ventilkörpers wirkende Drucköl in einem Druckspeicher zurückfließen und dabei einen Kolben verschieben muß. Hat der Ventilkörper geöffnet, so kann das öl aus dem Kissen austreten. Bevor nun die Ventilkörper der übrigen Kissen gleichfalls den ölaustritt freigeben, muß die im Druckspeicher vorhandene ölmenge durch Bohrungen des Venülkörpers an dem die Überlastung aufgetreten ist, ausfließen. Da der Druckspeicher in der Lage sein muß, bei einer gleichzeitigen Überlastung aller Kissen, die von allen Ventilkörpem verdränge ölmenge gleichzeitig aufzunehmen, ist sowohl die ölmenge des Druckspeichers als auch die Masse des Kolbens verhältnismäßig groß. Die große Kolbenmasse bewirkt einen weiteren Druckanstieg im überlasteten Kissen, da zu ihrer kurzzeitigen Beschleunigung eine große Kraft erforderlich ist, während die große ölmenge des Druckspeichers bis zur Beendigung ihres Austritts eine relativ hohe Zeit benötigt Wenn die Bewegungszeiten, innerhalb deren sich Überlastungen abspielen, nur äußerst kurz sind, besteht der wesentliche Nachteil dieser bekannten Einrichtung darin, daß trotzdem ein Verkanten des Stößels unter Last auf Grund der Ansprechverzögerung eintreten kann. Die beschriebene Trägheit des Systems führt zu einem erhöhten Kraftanstieg, so daß die Presse einer großen Endlast ausgesetzt wird.It is also a hydraulic overload protection with arranged below the pressure transfer points hydraulic cushions according to US-PS 29 37 733 known, which are each connected to a control unit. In the event of an overload on one of the hydraulic cushions, the oil displaced from the cushions must be transferred to the Control unit arranged valve body push back against the force of a spring, the on the Back of the valve body acting pressurized oil flow back in a pressure accumulator and thereby a piston must move. If the valve body is open, the oil can escape from the cushion. Before the The valve body of the other cushions must also release the oil leakage in the pressure accumulator The existing amount of oil will flow out through the holes in the valve body where the overload has occurred. Since the pressure accumulator must be able to cope with a simultaneous overloading of all pillows, that of all Valve bodies displace oil quantity at the same time, both the amount of oil in the accumulator and the mass of the piston are relatively large. the large piston mass causes a further increase in pressure in the overloaded cushion, as a large force is required to accelerate it briefly, while the large amount of oil in the accumulator takes a relatively long time to exit required If the movement times within which overloads occur are only extremely short, The main disadvantage of this known device is that a tilting of the Ram can occur under load due to the response delay. The described inertia of the system leads to an increased increase in force, so that the press is subjected to a large end load.

Die vorliegende Erfindung bezweckt, eine hydraulische Überlastsicherung zu schaffen, die in sehr kurzer Zeit anspricht und nur einen minimalen Kraftanstieg über den Auslösewert der Überlastsicherung hinaus zuläßt.The present invention aims to provide a hydraulic To create overload protection, which responds in a very short time and only a minimal increase in force beyond the trigger value of the overload protection.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung in den Steuereinheiten zu schaffen, die die Massenkräfte, welche für den Kraftanstieg nach dem Auslösevorgang der Überlastsicherung ausschlaggebend sind, sehr gering hältThe invention has for its object to provide an arrangement in the control units that the Mass forces, which are decisive for the increase in force after the overload protection has been triggered are very low

Erfindungsgemäß wird das bei einer Überlastsicherung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 erreicht durch je einen Pneumatikkolben für jeden Ventilkolben und durch ein von diesem Ventilkolben separates, von ihm vorgesteuertes Auslaßventil für jedes Kissen, dessen Vorsteuerdruck von dem an allen Ventilsteuerungen über eine gemeinsame Leitung anstehenden Drucköl aufgebracht wird und dessen Vorsteuerraum an den mit der vorstehend genannten Leitung verbundenen Seitenanschluß des Ventilgehäuses angeschlossen ist.According to the invention, this is achieved with an overload protection device according to the preamble of claim 1 by a pneumatic piston for each valve piston and by a separate valve piston from it has a pilot operated outlet valve for each cushion, its pilot pressure from that of all valve controls Pending pressure oil is applied via a common line and its pilot control chamber is connected to the side connection of the valve housing connected to the aforementioned line.

Zweckmäßigerweise ist jeder Pneumatikkolben mit einer Ausnehmung an einem mit entsprechendem Ansatz versehenen Zylinderdeckel in der oberen Endlage gedämpft.Each pneumatic piston is expediently provided with a recess on a corresponding one Approach provided cylinder cover dampened in the upper end position.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist in jeder Steuereinheit eine Anzeigeeinrichtung für die Betriebsbereitschaft der Überlastsicherung angeordnet, die aus einem mit dem Drucköl des Kissens beaufschlagbaren Kolben besteht, dessen Kolbenstange mit einem Steueransatz versehen ist und mit einem Endschalter in Wirkverbindung steht.According to a further feature of the invention, a display device for the is in each control unit Operational readiness of the overload protection arranged, which can be acted upon from a pressurized oil of the cushion There is a piston, the piston rod of which is provided with a control attachment and with a limit switch in Operational connection is.

Die Vorteile der erfindungsgemäßen hydraulischen Überlastsicherung bestehen darin, daß der Ventilkolben als Steuerkolben einer jeden Ventilsteuerung, im folgenden auch als Steuereinheit bezeichnet, sehr klein und damit leicht konstruiert werden kann, da über ihnThe advantages of the hydraulic overload protection according to the invention are that the valve piston as the control piston of each valve control, hereinafter also referred to as the control unit, very small and so it can be easily constructed as over him

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kein Drucköl des hydraulischen Kissens ausströmen muß. Die zu seiner Verschiebung erforderliche Zeit ist somit sehr kurz. Ebenso ist der Diiickanstieg im hydraulischen Kissen minimal, da zum Beschleunigen des Steuerkolbens nur eine geringe Kraft erforderlich ist Das System besitzt außerdem keinen Druckspeicner und läßt somit kein öl ir. die Steuereinheiten nachströmen. Die pneumohydraulische Pumpe wird im Moment der Überlastung abgeschaltet Es muß lediglich die ölmenge aus dem Vorsteuersystem auströmen, die ι ο zur öffnung der Auslaßventile erforderlich istno pressure oil leaks out of the hydraulic cushion got to. The time required to move it is thus very short. Likewise, the increase in diameter is hydraulic cushion minimal, since only a small force is required to accelerate the control piston The system also has no pressure accumulator and therefore does not leave any oil in the control units flow in. The pneumohydraulic pump is switched off at the moment of overload. It only has to the amount of oil from the pilot control system that ι ο is required to open the exhaust valves

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der Zeichnung zeigtThe invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment. In the drawing shows

F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine Steuereinheit, F i g. 2 die Gesamtanordnung des Systeme
Die nicht dargestellten Pleuelstangen des Stößelantriebes der Presse stehen mit den Stellspindeln 1 in Verbindung, auf welchen die Spindelmuttern 2 angeordnet sind. In den Druckzylindern 3 befinden sich Kolben 4, welche durch Dichtungen 5 den Raum des Druckmediums, des Druckkissens 6, abschließen. Oberer Anschlag der mit den Spindelmuttern 2 in Kontakt stehenden Kolben 4 sind die mittels Gewinde 7 auf den Druckzylindern 3 befestigten Anschlagringe 8. Jeder Druckzylinder 3 steht über eine Leitung 9 mit einer Steuereinheit 10 in Verbindung. Andererseits sind die Steuereinheiten 10 über die Leitungen 11 mit dem gemeinsamen ölbehälter 12 verbunden. Die pneumohydraulische Pumpe 13 ist mit ihrer Ansaugleitung 14 an den ölbehälter angeschlossen und steht über eine Druckleitung 15 mit den Steuereinheiten 10 in Verbindung. Außerdem ist die Druckleitung 15 unter Zwischenschaltung der Rückschlagventile 16 an die Verbindungsleitungen 9 zwischen Druckzylinder 3 und Steuereinheiten 10 angeschlossen. In den Steuereinheiten 10 befinden sich durch Federn 17 belastete Auslaßventile 18, welche außerdem über Kanäle 19; 20; 38 mit der Druckleitung 15 der pneumohydraulischen Pumpe 13 und über die Seitenanschlüsse 38; 39 und Kanal 40 mit den Leitungen 11 verbunden sind. Im oberen Teil der Steuereinheiten 10 sind Ventilkolben 21 (Steuerkolben) mit scheibenförmigen Pneumatikkolben 22 und Zylinderdeckel 25 mit Ansätzen 23 angeordnet. Die scheibenförmigen Kolben 22 gleiten in Zylindern 24, ^₅ wobei die Ansätze 23 an den Zylinderdeckeln 25 mit entsprechenden Ausnehmungen 26 an den Pneumatikkolben 22 eine Dämpfungseinrichtung für die obere Endlage der Steuerkolben 21 darstellen. Das obe-e Ende jedes Steuerkolbens 21 ist mit einem Steueransatz 27 versehen und steht mit einem Endschalter 28 in Wirkverbindung. In den Steuereinheiten 10 befinden sich weiterhin die Anzeigeeinrichtungen für die Betriebsbereitschaft der Überlastsicherung, bestehend aus einem vom Druckmedium beaufschlagten Kolben 29 und einem über die Kanäle 30; 31 luftbeaufschlagten Kolben 32, deren Kolbenstange 33 mit Steueransätzen 34 versehen sind, welche auf Endschalter 35 wirken. Die Druckluftzuleitung 36 mit dem Druckregeier 37 versorgt den ölbehälter 12, die pneumohydraulische ,,„ Pumpe 13, den Zylinder 24 und den Kolben 32 der Anzeigeeinrichtung mit Druckluft. Bei Inbetriebnahme der Überlastsicherung werden alle vorgenannten Einrichtungen der Überlastsicherung über die gemeinsame Druckluftzuleitung 36 an das Druckluftnetz der (,5 Presse angeschlossenF i g. 1 shows a longitudinal section through a control unit, FIG. 2 the overall layout of the system
The connecting rods, not shown, of the ram drive of the press are connected to the adjusting spindles 1 on which the spindle nuts 2 are arranged. In the pressure cylinders 3 there are pistons 4 which, by means of seals 5, close off the space of the pressure medium, the pressure pad 6. The upper stop of the pistons 4 in contact with the spindle nuts 2 are the stop rings 8 fastened to the pressure cylinders 3 by means of threads 7. Each pressure cylinder 3 is connected to a control unit 10 via a line 9. On the other hand, the control units 10 are connected to the common oil tank 12 via the lines 11. The pneumohydraulic pump 13 is connected with its suction line 14 to the oil container and is connected to the control units 10 via a pressure line 15. In addition, the pressure line 15 is connected to the connecting lines 9 between the pressure cylinder 3 and control units 10 with the interposition of the check valves 16. In the control units 10 there are exhaust valves 18 loaded by springs 17, which also have channels 19; 20; 38 to the pressure line 15 of the pneumohydraulic pump 13 and via the side connections 38; 39 and channel 40 are connected to lines 11. In the upper part of the control units 10, valve pistons 21 (control pistons) with disk-shaped pneumatic pistons 22 and cylinder covers 25 with lugs 23 are arranged. The disc-shaped pistons 22 slide in cylinders 24, ^ ₅ whereby the lugs 23 on the cylinder covers 25 with corresponding recesses 26 on the pneumatic pistons 22 represent a damping device for the upper end position of the control piston 21. The upper end of each control piston 21 is provided with a control attachment 27 and is in operative connection with a limit switch 28. The control units 10 also contain the display devices for the operational readiness of the overload protection device, consisting of a piston 29 acted upon by the pressure medium and a piston 29 via the channels 30; 31 air-acted piston 32, the piston rod 33 of which is provided with control lugs 34 which act on limit switches 35. The compressed air supply line 36 with the pressure regulator 37 supplies the oil container 12, the pneumohydraulic pump 13, the cylinder 24 and the piston 32 of the display device with compressed air. When the overload protection device is put into operation, all of the aforementioned overload protection devices are connected to the compressed air network of the (, 5 press via the common compressed air supply line 36

Die Wirkungsweise dieser Einrichtung ergibt sich wie folgt: Die pneumohydraulische Pumpe 13 baut in de-Räumen 6 der Druckzylinder 3 und den Steuereinheiten 10 den Vorspanndruck auf, indem sie gleichzeitig das federbelastete Auslaßventii 18 gegen seinen Sitz preßt Wird der Vorspanndruck erreicht, so verschiebt der vom Druckmedium beaufschlagte Kolben 29 der Anzeigeeinrichtung den druckluftbeaufschlagten Kolben 32. Über die Steueransätze 34 der Kolbenstange 33 werden die Endschalter 35 betätigt weiche ihrerseits die Steuerung der Presse in den betriebsbereiten Zustand versetzen. Die mit den Steuerkolben 21 verbundenen Pneumatikkolben 22 sind so dimensioniert, daß sie eine Bewegung der Steuerkolben 21 erst dann zulassen, wenn der über den Luftdruck bestimmte Auslösedruck im Druckmedium auftritt welcher der vom Pressenstößel ausgeübten Preßkraft proportional ist Wird der eingestellte Auslösedruck im Druckmedium und damit die Auslöse-Preßkraft nicht überschritten, arbeitet die Presse normal. Durch die hohe Vorspannung des Druckmediums wird die Federung im hydraulischen System der Überlastsicherung bei Belastung der Presse nur minimale Werte annehmen, so daß keine Beeinträchtigung des Arbeitsergebnisses beim Pressen auftreten kann. Wird beim Einrichten der Presse der Stößel über das vorgesehene Maß nach unten verstellt, so steigt der Druck im Druckmedium über den eingestellten Auslösewert an. Dabei übersteigt die durch das Druckmedium auf den Steuerkolben 21 ausgeübte Kraft diejenige, welche andererseits durch die Druckluft auf den Pneumatikkolben 22 ausgeübt wird. Dies hat zur Folge, daß sich der Steuerkolben 21 nach oben bewegt und zwischen den Seitenanschlüssen 38; 39 und dem Kanal 40 eine Verbindung herstellt. Kurz vor der oberen Endlage des Steuerkolbens 21 setzen sich die Ausnehmungen 26 des Kolbens 22 in die Ansätze 23 des Lagerdeckels 25 und bewirken eine Dämpfung. Gleichzeitig betätigt der Steueransatz 27 den Endschalter 28, wodurch die pneumohydraulische Pumpe 13 stillgesetzt und die Kupplung der Presse ausgerückt wird. Das unterhalb des Auslaßventils 18 auf dieses einwirkende Druckmedium kann über die Kanäle 19; 20; 38; 39; 40 und die Leitung 11 austreten, womit sich das Auslaßventil 18 öffnet und das Druckmittel aus dem Raum 6 des Druckzylinders 3 über die Leitungen 9; 11 in den ölbehälter 12 übertreten läßt.The mode of operation of this device is as follows: The pneumohydraulic pump 13 builds in de-rooms 6 the pressure cylinder 3 and the control units 10 to the preload pressure by simultaneously the spring-loaded outlet valve 18 presses against its seat Piston 29 of the display device acted upon by the pressure medium means the piston acted upon by compressed air 32. The limit switches 35 are actuated via the control lugs 34 of the piston rod 33, which in turn are actuated Put the control of the press in the operational state. Those connected to the control piston 21 Pneumatic pistons 22 are dimensioned so that they only allow movement of the control piston 21 when the release pressure determined by the air pressure occurs in the pressure medium, which is that of the press ram exerted pressing force is proportional to the set release pressure in the pressure medium and thus the release pressing force is not exceeded, the press works normally. Due to the high tension of the The pressure medium is the suspension in the hydraulic system of overload protection when the press is loaded only assume minimal values, so that the results of the work are not impaired when pressing can occur. If, when setting up the press, the ram is adjusted downwards beyond the intended dimension, so the pressure in the print medium rises above the set trigger value. It exceeds the through the pressure medium exerted on the control piston 21 is that which, on the other hand, is caused by the compressed air is exerted on the pneumatic piston 22. This has the consequence that the control piston 21 moves upwards and between the side ports 38; 39 and the channel 40 establishes a connection. Just before the top In the end position of the control piston 21, the recesses 26 of the piston 22 are placed in the lugs 23 of the Bearing cap 25 and cause damping. At the same time, the control approach 27 actuates the limit switch 28, whereby the pneumohydraulic pump 13 is stopped and the clutch of the press is disengaged will. The pressure medium acting on this below the outlet valve 18 can via the channels 19; 20; 38; 39; 40 and line 11 exit, with which the outlet valve 18 opens and the pressure medium from the space 6 of the pressure cylinder 3 via the lines 9; 11 in the oil container 12 can pass.

Sollte nur einer der Druckübertragungspunkte eine Überlastung erfahren haben, so werden jedoch über die gemeinsame Druckleitung 15 die Druckräume unter den Auslaßventilen 18 aller Steuereinheiten 10 entlastet, indem das Druckmedium über die Kanäle 19; 20 der nicht entlasteten Steuereinheiten 10 in die Druckleitung 15 ausfließt und über die Kanäle 38; 39; 40 und die Leitung U der ausgelosten Steuereinheiten 10 in den ölbehälter 12 zurückfließt. Durch das Entlasten der Auslaßventile 18 tritt das Druckmedium aus den Räumen 6 aus. Sobald ein Druckübertragungspunkt überlastet und damit durch seine Steuereinheit 10 entlastet wird, werden gleichzeitig alle vorhandenen Druckübertragungspunkte über ihre Steuereinheiten 10 entlastet.However, if only one of the pressure transmission points has experienced an overload, the common pressure line 15 relieves the pressure spaces under the outlet valves 18 of all control units 10, by the pressure medium via the channels 19; 20 of the unloaded control units 10 in the pressure line 15 flows out and through the channels 38; 39; 40 and the line U of the selected control units 10 in the oil tank 12 flows back. By relieving the outlet valves 18, the pressure medium emerges from the Clear out 6. As soon as a pressure transmission point is overloaded and thus through its control unit 10 is relieved, all existing pressure transfer points are simultaneously via their control units 10 relieved.

Ein Verkanten des Stößels unter Last ist auf diese Weise ausgeschlossen. Auf der Bedientafel der Presse wird elektrisch angezeigt, welche Steuereinheit 10 ausgelöst hat, wofür die Endschalter 28 der betreffenden Steuereinheiten 10 das Signal gegeben haben. Nach Beseitigung der Überlastungsursache wird die elektrische Sperrung der pneumohydraulischen Pumpe 13 aufgehoben und die Anlage ist in wenigen Minuten wieder betriebsbereit.This prevents the ram from tilting under load. On the press control panel is shown electrically which control unit 10 has triggered, for which purpose the limit switch 28 of the relevant Control units 10 have given the signal. After eliminating the cause of the overload, the electrical Blocking of the pneumohydraulic pump 13 is lifted and the system is in a few minutes ready for operation again.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Overload safety device for mechanical presses with one hydraulic cushion each and one S valve control for each pressure transmission point from the press drive to the ram, with one valve piston on its face, which is acted upon by the pressure oil of the cushion and which, when the pressure in the associated cushion exceeds the trigger value, axially against the Supporting force of a pneumatic piston moves and relieves pressure oil that is present on all valve controls via a common line via two side connections of the valve housing, one of which opens into the oil collection container, and via an annular groove of the valve piston, whereby the displacement mechanically causes an electric switch to switch off the press is actuated gekennzeichne 1 each by a pneumatic piston (22) for each valve piston to (21) and by a separate from the valve piston (21) controlled by him outlet valve (18) for each cushion, the pilot pressure of the aforementioned pressure oil of the common n line (15) is applied and the pilot control chamber is connected to the other side connection (38).

2. Overload protection device according to claim 1, characterized in that each of the pneumatic pistons (22) with a recess (26) on a cylinder cover provided with a corresponding extension (23) (25) damped in the upper end position i «.t.

3. Overload protection according to claims 1 and 2, characterized in that in each control unit (10) a display device for the operational readiness the overload protection is arranged, which can be acted upon by the pressure oil of the cushion (b) from a Piston (29) and a piston (32) which can be acted upon by air via channels (30; 31), whose Piston rod (33) is provided with a control attachment (34) and with a limit switch (35) in Operational connection is