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Steuervorrichtung für das Druckmittel einer Reibungskupplung von Pressen
Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuervorrichtung für das Druckmittel einer
Reibungskupplung von Pressen, bei der die Kupplung durch einen vom Druckmittel beaufschlagten
Betätigungskolben entgegen der Kraft einer Feder einrückbar ist, wobei die Druckmittelzufuhr
zum Kupplungszylinder des Betätigungskolbens über ein Ventil erfolgt und das von
der Kupplung übertragene Drehmoment durch öffnen eines mit dem Kupplungszlinder
in Verbindung stehenden ventilgesteuerten Druckmittelauslasses fortscheitend absenkbar
ist.
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Bei bekannten Vorrichtungen dieser Art hat der Druckmittelauslaß des
Kupplungszylinders einen bestimmten beschränkten Querschnitt und daher ist der Zeitverlauf
der Druckabsenkung vom beaufschlagten Volumen des Kupplungszylinders abhängig. Dieses
Volumen schwankt mit dem Abnutzungsgrad der Kupplungsbeläge in weiten Grenzen. Es
hat seinen Kleinstwert bei neuen Kupplungsbelägen und kann nach starker Abnutzung
der Beläge auf ein Vielfaches seines ursprünglichen Wertes ansteigen. Das bedeutet,
daß es nicht möglich ist, eine bestimmte Zeit-Druck- und damit auch Zeit-Drehmoment-Abhängigkeit
einzustellen und aufrechtzuerhalten. Bei neuen Kupplungsbelägen nimmt das übertra-ene
Drehmoment nach öffnen des Druckmittelauslasses rasch ab. Mit der Abnutzung der
Kupplungsbeläge ist eine ständige Verringerung der Geschwindiakeit des Drehmomentabfalls
verbunden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesem Mangel abzuhelfen
und eine Steuervorrichtung zu schaffen, mittels deren der zeitliche Verlauf der
Verringerung des von der Kupplung übertragenen Drehmoments unbeeinflußt vom Abnutzungszustand
der Kupplungsbeläge, d. h., unabhängig vom Volumen des Kupplungszylinders
gehalten wird.
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Diese Aufgabe wird bei einer Steuervorrichtung der eingang s C geschilderten
Axt durch die Kombination folgender Merkmale gelöst.
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a) Der Druckmittelauslaß hat einen ausreichenden öffnungsquerschnitt,
um den Aufbau eines Rückdruckes zu verhindern und ist mittels eines Kolbenschiebers
absperrbar, der in einer Ventilkammer frei verschiebbar angeordnet ist;
b) die Ventilkammer ist auf der einen Seite mit dem Kupplungszylinder und
auf der anderen Seite mit einem Steuerventil durch Druckleitungen verbunden;
e) das erste Steuerventil hat eine Steuerkammer konstanten Volumens, die
bei Einrücken der Kupplung unter den gleichen Druck wie der Kupplungszylinder gesetzt
wird und mit einer Drosselstelle in Verbindung gebracht wird, wenn das von
der Kuppplung übertragene Drelimoment abgesenkt werden soll, so daß das Maß der
Druckmittelausströmung aus der Steuerkammer das Maß der Druckabsenkung im Kupplungszylinder
und eine dementsprechende Drehmomentminderung in vorgegebener Weise bestimmt, wobei
gleichzeitig oder vorher die Druckbeaufschlagung der Steuerkammer konstanten Volumens
und des Kupplungszylinders mit Hilfe von Steuerventilen unterbrochen wird.
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Die Erfindung gewährleistet einen von Ab-
nutzungserscheinungen
der Kupplung, unabhängigen, stets gleichbleibenden Schutz der Presse vor
arbeitshubabhängigen überlastungen.
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In weiterer Ausglestaltung der Erfindung ist das druckmittelauslaßseitige
Ende der Ventilkammer des den Druckmittelauslaß steuernden Kolbenschiebers mit der
einen Seite einer an den Druckspeicher angeschlossenen Ventilkammer verbunden, in
der ein weiterer Kolbenschieber frei verschiebbar angeordnet ist und deren andere
Seite über eine Druckleitung mit einem zweiten Steuerventil verbunden ist. Vorzugsweise
hat dabei der weitere Kolbenschieber an
der mit dem zweiten Steuerventil
verbundenen Seite der Ventilkammer eine größere Druckmittelangriffsfäche als an
der der Ventilkammer des den Druckmittelauslaß steuernden Kolbenschiebers zugekehrten
Seite und ist er über das zweite Steuerventil wechselweise an den Druckspeicher
oder eine Druckmittel-.entlüftung anschließbar.
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Die Verstellung der Steuerventile erfolgt zweckmäßig in an sich bekannter
Weise in Abhängigkeit von der Umdrehung der Kurbelwelle der Presse. Die Steuerventile
können vorteilhafterweise Magnetventile und mittels nockenbetätigter Relais schaltbar
sein.
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Die Erfindung wird an Hand der folgenden Beschreibung eines in den
Zeichnungen dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert, und
zwar zeigt F i g. 1 eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung, teilweise im Schnitt, F i g. 2 eine schematische Darstellung
der Endschalter zur Betätigung der erlmdung emäßen Voresg richtung und F i
g. 3 ein Zeitdiagramm, das eine bevorzugte Art der Zuordnung der verschiedenen
Bauteile der Ausführungsform nach den F i g. 1 und 2 darstellt.
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In F i g. 1 ist eine bei Pressen übliche kombinierte Kupplungs-
und Bremseinrichtung 10 schematisch in einem Teilschnitt gezeigt. Sie weist
einen Bremsteil 12 mit einer unverschieblichen Bremsbacke 14 und einer Gleitbackp,16
auf, die mit einem dazwischenliegenden, mit dem Rahmen 20 der Presse drehfest verbundenen
Rahmenteil 18 zusammenwirken. Der Kupplungsteil 22 enthält eine unverschiebliche
Kupplungsbacke 24, die zusammen mit der Gleitbacke 16
an einem mit dem Schwungrad
28 drehfest verbundenen Teil 26 angreifen kann. Die Gleitbacke
16
wird noniialerweise unter Federdruck gegen das Rahmenteil 18 gedrückt,
um die Kurbelwelle 30 zu bremsen und in Ruhestellung zu halten, Ein in einem
Kupplungszylinder 32 sitzender Kolben 34 kann die Gleitbacke 16 außer
Eingriff mit dem Rahmenteil 18
und in Eingriff mit dem Schwungradteil
26 der Kupplung bringen. Die Brems- und Kupplungsbakken sind zweckmäßigerweise
mit Reiblängen versehen, um einen zuverlässigen Eingriff sicherzustellen und das
Drehmement zu übertragen oder die Kurbelwelle abzubremsen. Die vorstehend beschriebenen
Einzelteile sind bekannt.
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Mittels eines Druckspeichers 36 wird der Zylinder
32 mit Druckmittel versorgt. Obwohl zur Erläuterung eine, pneumatische Anlage
gezeigt ist, kann ebensogut mit flüssigeni Druckmittel gearbeitet werden. Der einzige
Unterschied besteht darin, daß bei einer hydraulischen Anlage der Druckmittelauslaß
in einem geschlossenen Kreislauf liegt, so daß das flüssige Druckmittel zu dem Druckbehälter
zurückgeführt wird. Bei der pneumatischen Anlage ist dagegen der Druckmittelauslaß
mit der Atmosphäre verbunden.
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Der Weg des Druckmittels von dem Druckspeicher 36 zu dem Kupplungszylinder
32 verläuft folgendermaßen. Das Druckmittel wird von dem Speicher
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der Leitung 38 zugeführt. Der Ventilschaft 40 eines magnetisch betätigten
Steuerventils 42 wird so bewegt, daß Druckmittel durch die Leitung 44 in die Kammer
46 eines frei verschiebbaren Kolbenschiebers 48 eintritt, woraufhin der Ventilschaft
50 eines magnetisch betätigten Steuerventils 52 derart verlagert wird,
daß dem Druckmittel der Zutritt zu einer Leitung 54 gesperrt und die Kammer
56 eines frei verschiebbaren Kolbenschiebers 58 vom Druck entlastet
wird. Der Kolbenschieber 48 sperrt dann den Druckmittelauslaß 60, und das
Ventil 56, 58 wird infolge des Drucks in der Leitung 62 geöffnet,
so daß Druckmittel über den Vcntilsitz 64 in die Leitung 66
und damit in den
Kupplungszylinder 32 gelangt.
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Um Luft aus dem Kupplungszylinder abzulassen, wird der Ventilschaft
50 des Steuerventils 52 nach unten bewegt, so daß Druckmittel aus
der Leitung 68 in die Leitung 54 gelangt, wobei der Kolbenschieber
58 gegen den Sitz 64 gedrückt wird,'weil die auf die größere Fläche am rechten
Ende 70 des Kolbenschiebers 58 wirkende Kraft des Druckmittels in
der Leitung 54 den auf die kleinere Fläche 72 am linken Ende des Kolbenschiebers
ausgeübten Druck überwindet. Ist die Verbindung des Kupplungszylinders
32 mit dem Druckspeicher durch Aufsitzen des Kolbenschiebers 58 unterbrochen,
wird der Ventilschaft 40 des Steuerventils 42 so bewegt, daß er die Druckmittelzufuhr
von der mit dem Druckspeicher 36 verbundenen Leitung 74 unterbricht und,
im Falle einer pneumatischen Vorrichtung, das Druckmittel aus dem Kupplungszylinder
32 und der Steuerkammer 76
in die Außenluft (Atmosphäre) entlüftet.
Das praktisch konstante Volumen der Steuerkammer 76 führt in Verbindung mit
dem gewählten Querschnitt der Drosselstelle 78 zu einem vorbestimmten zeitlichen
Druckabfall hinter dem Ventil 46, 48.
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Wenn der Druck in der Steuerkammer 76 mit vorbestimmter Geschwindigkeit
abfällt, stellt sich ein Druckausgleich an den gegenüberliegenden Enden des frei
beweglichen Kolbenschiebers 48 ein. Nimmt der Druck auf der linken Seite des Kolbenschiebers
48 ab, bewirkt der Druck im Kupplungszylinder 32,
daß der Kolbenschieber 48
sich von dem Ventilsitz 79 löst, wodurch Luft über den Druckmittelauslaß
60 abströmt. Die Geschwindigkeit des Druckabfalls im Kupplungszylinder
32 ist daher eine direkte Funktion des vorbestimmten Druckabfalls in der
Steuerkammer 76. Wenn die Steuerkammer 76 voll entlüftet ist, ist
der Kupplungszylinder 32 ebenfalls voll entlüftet. Damit die Vorrichtung
in der vorgesehenen Weise arbeitet, muß der Öffnungsquerschnitt des Druckmittelauslasses
60 so groß sein, daß dort kein Rückdruck entsteht. Indem also ein genaues
Gleichgewicht zwischen den Drücken auf den gegenüberliegenden Seiten des Kolbenschiebers
48 aufrechterhalten wird, erfolgt die Druckverminderung im Kupplungszylinder
32 proportional zu dem vorbestimmten Druckabfall in der Steuerkammer
76, und zwar unabhängig von der Abnutzung der Kupplungsbeläge und der dadurch
bedingten Änderung der aus dem Zylinder 32 abzuführenden Druckmittelmenge.
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Die F i g. 2 und 3 zeigen schematische Darstellungen
der zur Betätigung der Steuerventile 42, 52 mit den Magnetspulen
80 bzw. 82 verwendeten Schalteinrichtung. Außerdem stellen sie schematisch
drehbar einstellbare Zeitsteuernocken dar, die die notwendigen Schalter 84,
86, 88, 90 und 92 betätigen. Die Nocken 84A, 86A,
88A, 90A und 92A sind auf einer Nockenwelle 81 starr angebracht,
die mittels einer Kette 94 von der Kurbelwelle 30 der Presse (F i
g. 1) her angetrieben wird. Vor Beginn eines Arbeitsspiels werden die Magnetspulen
80 und 82
der Steuerventile 42 und 52 stromlos gemacht und
aus
den Leitungen 68 und 54 ausströmendes Druckmittel hält den Kolbenschieber
58 auf dem Ventilsitz 64. Die Steuerkammer 76 und die Leitung 44 stehen
über die Drosselstelle 78, der Kupplungszylinder 32
über die Leitung
66 und den Druckmittelauslaß 60
mit der Außenluft in Verbindung.
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Bei Beginn eines normalen Arbeitsspiels muß sich der Wählschalter
96 in Einschaltstellung befinden, und der Anlaßschalter 98 muß geschlossen
sein. Das Steuerrelais CR 1 wird sofort über die Leitung 102, den Anlaßschalter
98, den Wählschalter 96, den Ruhekontakt 2A. die Einschaltknöpfe
104 und die Leitung 106 erregt und über den normalerweise geschlossenen Schalter
88 und den jetzt geschlossenen Arbeitskontakt 1 A gehalten. Werden
die Einschaltknöpfe 104 gedrückt, so wird das Steuerrelais CR 2 über den geschlossenen
Kontakt 1B erregt. Der Schalter 84, der von Beginn des Arbeitsspiels an durch den
Nocken84A geschlossen ist, hält über den geschlossenen Kontakt2B das RelaisCR2 angezogen.
Da der Schalter 90 durch den Nocken 90 A
geschlossen wird, wird
das Relais CR 3 sofort erregt. Sind beide RelaisCR2 und CR3 erregt, so schließen
die Kontakte 3 A, 2 C, 2 D und 3
B, und die Magnetspule 80 wird erregt. Auch die Kontakte 3 C und
3D schließen, und die Magnetspule 82 wird erregt.
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Druckmittel gelangt somit von dem Druckspeicher 36 aus über
die Leitung 38, die Leitung 62, vorüber an dem Ventilsitz 64 und durch
die Leitung 66 in den Kupplungszylinder 32. über die Kupplungsbakken
16., 24 erfolgt die Einkupplung, und der Arbeitshub beginnt. Bei Annäherung
an das Werkstück wird der Schalter 90 durch den Nocken 90A aeöffnet.
und das Relais CR3 fällt sofort ab.
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Die Arbeitskontakte 3 A, 3 B, 3 C und
3D öffnen, und die beiden Magnetspulen 80 und 82 werden stromlos.
Der Kolbenschieber 58 legt sich, wie früher beschrieben, gegen den Ventilsitz
64 an, und der Druck im Kupplungszylinder 32 beginnt den Kolbenschieber 48
von dem Ventilsitz 79 abzuheben. Die Bewegung des Kolbenschiebers 48 wird
durch die Geschwindigkeit der über die Drosselstelle 78 erfolgenden Entlüftung
gebremst und damit gesteueft Das Maß der Ausströmung aus der Steuerkammer steuert
so das Maß der Druckverminderung in dem Kupplungszylinder und die damit verbundene
Verminderuno, des Drehmoments in einer vorbestimmten Weise.
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Kurz vor dem Ende des Preßhubs wird der Schalter 92 ceschlossen
und das Relais CR 3 von neuein erregt. Ungefähr zur gleichen Zeit wird der
Schalter 86 geschlossen. Der Schalter 86 liegt parallel zu dem Schalter
84 und bildet einen Sicherheitsfaktor, denn wenn einer der Schalter 84 und
86 zu diesem Zeitpunkt ausfällt, sichert der andere Schalter vollen Druck
im Kupplungszylinder 32 und abgestimmte Leistung am Werkstück. Der Endschalter
92 hält die Magnetspulen 80 und 82 erregt, bis der Schalter
86
C c
ae(ren Ende des Arbeitsspiels geöffnet wird. Danach
, C C
werden die Macnetspulen 80 und 82 für die restliche Zeit
des Arbeitsspiels stromlos gemacht.
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Kurz nach Be 'ginn des Rückhubes der Presse wird der normalerweise
geschlossene Schalter 88 geöffnet, und das Relais CR 1 wird stromlos
"emacht, wobei die Kontakte 1 A und 1 B öffnen. Dadurch wird gewährleistet,
daß, falls die Einschaltknöpfe zu dieser Zeit nicht losgelassen sind, die Presse
das Arbeitsspiel nicht wiederholt, ehe die Knöpfe losgelassen und erneut gedrückt
worden sind. Vor dem Ende des Arbeitsspiels wird der Schalter 88 wieder geschlossen.