DE3515096C2 - Vorrichtung zum Abfedern und Dämpfen der Hubbewegung eines Gesenks - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abfedern und Dämpfen der Hubbewegung eines Gesenks, insbesondere in einer Tiefziehpresse mit einem ersten Zylinder und einem in diesem verschieblichen, mit dem Gesenk durch einen Gesenkpuffer verbundenen ersten Kolben, der ein Luftvolumen in dem ersten Zylinder abschließt und zur Erzeugung von Federkräften während der Hubbewegung komprimiert, mit einem zweiten, koaxial zu dem ersten angeordneten Zylinder, in dem ein zweiter, mit dem ersten mittels einer Kolbenstange verbundener Kolben läuft, der ein Fluidvolumen abschließt und durch eine Öffnung aus dem zweiten Zylinder verdrängt.

Eine Vorrichtung mit diesem konstruktiven Aufbau ist aus der US-PS 3,456,478 bekannt. Sie besitzt eine Überströmleitung, durch die das verdrängte Fluidvolumen auf die andere Seite des durch den Kolben getrennten Zylinders fließen kann. In dieser Überströmleitung ist ein Ventil vorgesehen, durch das das Überströmen des Fluidvolumens verhindert und damit der Kolben blockiert werden kann. Eine Dämpfung der Hubbewegung des Gesenks ist bei der bekannten Vorrichtung nicht vorgesehen.

Bei derartigen Vorrichtungen entstehen Vibrationen und laute Geräusche, wenn das Obergesenk zu Beginn der Formgebungsoperation mit hoher Geschwindigkeit V₁ gegen das im Untergesenk stationär gehaltene, umzuformende Werkstück schlägt. Mit wachsender Arbeitsgeschwindigkeit nehmen die Vibrationen und Geräusche stark zu.

Soweit bei derartigen Vorrichtungen Dämpfungseinrichtungen vorgesehen sind, sind sie nicht steuerbar, d. h. sie weisen eine unveränderliche Dämpfungskapazität auf. Diese kann nur einen auf das Gesenk abgestellten mittleren Wert haben, nicht aber an unterschiedliche Umformvorgänge angepaßt werden.

Außerdem ist es häufig erforderlich, die Dämpfung während des Arbeitsprozesses zu verändern, beispielsweise zu Beginn des Umformvorgangs mit Dämpfung zu arbeiten, danach die Dämpfung zu verringern oder ganz entfallen zu lassen. In anderen Fällen kann es wünschenswert sein, die Dämpfung kurz vor Abschluß des Arbeitsprozesses zu erhöhen. Dämpfungsvorrichtungen herkömmlicher Art haben einen konstanten Dämpfungswert und können die vorstehend angegebenen Forderungen nicht erfüllen.

Es besteht somit die Aufgabe, bei einem Gesenk eine Möglichkeit zur Dämpfung vorzusehen, die sowohl auf unterschiedliche Umformvorgänge einstellbar ist als auch während des Arbeitsprozesses variabel gesteuert werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Vorrichtung der eingangs genannten Art, gekennzeichnet durch eine an die Öffnung sich anschließende Leitung, ein in der Leitung angeordnetes Ventil mit kontinuierlich veränderlichem Strömungswiderstand und eine mit dem Ventil verbundene Steuereinrichtung, die den Strömungswiderstand in Abhängigkeit von der Hubbewegung des Gesenks verstellt.

Erfindungsgemäß kann also der Flüssigkeitsdruck in der Flüssigkeitskammer gesteuet werden, indem der Entlastungssdruck mittels Entlastungsdrucksteuermittel geregelt wird, wodurch das Dämpfungsvermögen exakt eingestellt und während der Arbeitsprozesse verändert werden kann.

Diese und andere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen noch deutlicher aus der nachfolgenden Beschreibung hervor, in welcher eine bevorzugte Ausführungsform anhand der Zeichnungen erläutert wird.

In diesen Zeichnungen ist:

Fig. 1 die schematische Darstellung einer Konstruktion einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 2 ein Diagramm, welches den Hub S und die Geschwindigkeit V eines Stößels und eines Gesenkpuffers in einer erfindungsgemäßen Gesenkdämpfungseinrichtung als Funktion des Drehwinkels einer Kurbelwelle der Vorrichtung zeigt, und

Fig. 3 ein Diagramm, welches das Gesenkdämpfungsvermögen als Funktion eines Gesenkpufferhubes zeigt.

Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachstehend unter Bezug auf die Zeichnungen erläutert. Fig. 1 ist eine schematische Ansicht einer Dämpfungsvorrichtung mit vier voneinander unabhängig arbeitenden Kolben-Zylinder-Einheiten, von denen nur zwei dargestellt sind.

Mit der Bezugsziffer 1 ist ein Maschinengestell bezeichnet. Mit diesem Maschinengestell 1 ist ein Querhaupt 2 verbunden, das ein Untergesenk 3 trägt. Die Bezugsziffer 4 bezeichnet einen Stößel und die Bezugsziffer 5 ein Obergesenk.

An dem Maschinengestell 1 sind vier voneinander unabhängige Gesenkdämpfungseinrichtungen 6 angeordnet, von denen nur zwei dargestellt sind. Die Gesenkdämpfungseinrichtung 6 umfaßt einen Zylinder 7, der einen oberen Zylinderabschnitt 8 und einen unteren Zylinderabschnitt 9 aufweist. In dem oberen Zylinderabschnitt 8 ist ein oberer Kolben 10 und in dem unteren Zylinderabschnitt 9 ein unterer Kolben 11 eingepaßt; die Kolben 10, 11 sind durch eine Verbindungsstange 12 miteinander verbunden. Die Bezugsziffer 13 bezeichnet einen Gesenkpuffer, der über eine Kolbenstange 14 mit dem oberen Kolben 10 verbunden ist. Im Gesenkpuffer 13 ist ein Zylinder 15 vorgesehen, in dem ein mit einem Führungsbolzen 17 verbundener Kolben 16 eingepaßt ist. Zwischen dem Boden des Zylinders 15 und dem Kolben 16 ist eine Feder 16a angeordnet. Eine im Zylinder 15 ausgebildete Flüssigkeitsdruckkammer 18 steht über einer Drossel 19 und ein dazu parallel angeordnetes Rükschlagventil 20 mit einem Tank 21 in Verbindung. Das oben erwähnte Querhaupt 2 ist mit einer Bohrung 22 für einen Pufferbolzen 24 sowie mit einer Bohrung 23 für den Führungsbolzen 17 versehen, wodurch der Führungsbolzen 17 und der Pufferbolzen 24 im Querhaupt längsverschieblich geführt sind. Mit dem oberen Ende des Pufferbolzens 24 ist ein Dämpfungsanschlag 25 des Untergesenks 3 verbunden, während das untere Ende des Pufferbolzens 24 am Gesenkpuffer 13 anliegt.

Die unterhalb des Kolbens 10 im oberen Zylinderabschnitt 8 ausgebildete Kammer 26 bildet eine Luftdruckkammer A, die über eine Druckluftleitung 28 mit einer Luftdruckregeleinrichtung verbunden ist.

Die unterhalb des Kolbens 11 im unteren Zylinderabschnitt 9 ausgebildete Kammer 29 ist eine Flüssigkeitsdruckkammer B, an die eine Flüssigkeitsdruckleitung angeschlossen ist. Die Flüssigkeitsdruckleitung 30 verzweigt sich und ist ebenso an die korrespondierende Flüssigkeitsdruckkammer des linken Teils der Gesenkdämpfungseinrichtung angeschlossen, in dem zur Verbesserung der Übersichtlichkeit die Bezugsziffern weitgehend weggelassen wurden. Über die sich verzweigende Flüssigkeitsdruckleitung 30a werden die beiden anderen, nicht dargestellten Einheiten der Gesenkdämpfungseinrichtung mit Druckflüssigkeit versorgt.

Die Flüssigkeitsdruckleitung 30 ist mit einer Pumpe 32 verbunden, die durch einen Motor 31 angetrieben wird. Die Ansaugseite der Pumpe 32 steht über eine Saugleitung 34 mit dem Tank 21b in Verbindung. Die Druckseite der Pumpe 32 ist über die Förderleitung 35 mit einem Tank 36 verbunden. Der Tank 36 steht über eine Zuführleitung 37, in der ein Rückschlagventil 38 angeordnet ist, mit der unteren Kammer 29 in Verbindung. Die untere Kammer 29 ist über eine Ablaufleitung 40, in der ein Überströmventil 41 angeordnet ist, mit einem Tank 21a verbunden. Das Überströmventil 41 schließt ein federgesteuertes Regelelement 42 ein. Die Bezugsziffer 43 bezeichnet einen Ölkühlkreis.

Mit der Bezugsziffer 50 ist ein Rechner für Steuerzwecke bezeichnet, der als Überdruckregler D arbeitet und an dessen Ausgang ein D/A Wandler (Digital- Analog-Wandler) 51 angeordnet ist. Der Ausgangswert, d. h. die Analogsignale W, X, Y oder Z dieses D/A-Wandlers 51 werden als Eingangsgrößen für den Sollwert des federgesteuerten Regelelements 42 sowie dem Regelelement der drei anderen Gesenkdämpfungseinrichtungen zugeleitet.

Mit 52 ist eine Tastatur, mit 53 ein Mengenrechner und mit 54 ein Zuordner bezeichnet. Diese Elemente übernehmen andere Steuerfunktionen, wie automatische Schrittfolge, Positionierung, Querhaupt- sowie Stößeleinstellung, usw.

Das in Fig. 2 dargestellte Diagramm stellt den Hub und die Geschwindigkeit des Stößels und des Gesenkpuffers in Abhängigkeit vom Drehwinkel einer Kurbelwelle einer Presse dar. Die Kurve S gibt den Stößelhub, die Kurve V₁ gibt die Stößelgeschwindigkeit und die Kurve V₂ gibt die Gesenkpuffergeschwindigkeit wieder. Außerdem bezeichnet R den Drehwinkel, bei dem das Obergesenk 5 und der Führungsbolzen 17 sich berühren und T den Drehwinkel, bei dem das Obergesenk mit einem Werkstück in Berührung kommt und zu arbeiten beginnt.

In Fig. 3 ist das Dämpfungsvermögen der erfindungsgemäßen Gesenkdämpfungseinrichtung zeichnerisch dargestellt.

Nachstehend wird die Arbeitsweise der beschriebenen Gesenkdämpfungseinrichtung erläutert. Nachdem ein Blechstück 60 auf den Anschlag 25 des Untergesenks gelegt worden ist, wird der Stößel 4 abgesenkt, um das Obergesenk 5 nach unten zu fahren. Das Obergesenk 5 kommt zuerst mit dem Führungsbolzen 17 in Berührung, was zu einer Absenkung dieses Führungsbolzens 17 führt. Der Führungsbolzen wird mit einer Geschwindigkeit abgesenkt, die der Kurve V₂ in Fig. 2 entspricht, wobei er sehr bald die gleiche Geschwindigkeit wie das Obergesenk 5 annimmt (Kurve V₁). Infolge der Absenkung des Führungsbolzens 17 komprimiert der damit verbundene Kolben 16 das Öl in der Flüssigkeitsdruckkammer 18, das dadurch über die Drossel 19 zum Tank 21 verdrängt wird. Da die Strömungsgeschwindigkeit des Öls durch die Drossel 19 eingeschränkt ist, wird der bei der Berührung des Obergesenks 5 mit dem Führungsbolzen 17 erfolgende Aufprall gemildert. Durch die Absenkung des Führungsbolzens 17 wird auch der Gesenkpuffer 13 abgesenkt, was zu einer Beschleunigung des Gesenkpuffers 13 und somit zu einer Verringerung der Geschwindigkeitsdifferenz zwischen dem Gesenkpuffer 13 und dem Obergesenk 5 führt. Zu dem in Fig. 2 mit T bezeichneten Drehwinkel kommt das Obergesenk 5 mit dem Blechstück 60 in Berührung und beginnt seine Arbeit.

Nachdem die Arbeit beendet ist, wird der Gesenkpuffer 13 durch den Pufferbolzen 24 nach unten gestoßen, wodurch die mit dem Gesenkpuffer 13 verbundenen Kolben 10 und 11 abgesenkt werden. Durch die Absenkung des oberen Kolbens 10 wird die Luft in der Luftdruckkammer A komprimiert. Das durch die Einstellung eines pneumatischen Drucks erreichbare Dämpfungsvermögen F beträgt zwischen 10 und 80% des gesamten Dämpfungsvermögens, wie aus Fig. 3 ersichtlich.

Durch die Absenkung des unteren Kolbens 11 wird auch das Öl in der Flüssigkeitsdruckkammer B komprimiert und über das Überströmventil 41 zum Tank 21a verdrängt. Der Entlastungsdruck eines solches Überströmventils 41 wird durch den Steuerrechner 50 der Gesenkpuffereinrichtung geregelt. Der regelbare Bereich des Gesenkdämpfungsvermögens, der mit dem Überströmventil 41 erreicht werden kann, ist durch eine gestrichelte Fläche in Fig. 3 angedeutet. In dieser Fig. 3 bezeichnet P das maximale Dämpfungsvermögen.

Infolge der Auslegung und Arbeitsweise der Gesenkdämpfungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann der Entlastungsdruck mittels der Überdrucksteuereinrichtung D eingestellt werden, um den hydraulischen Druck in der Flüssigkeitsdruckkammer B zu regeln. Das Gesenkdämpfungsvermögen kann dadurch nicht nur genau gesteuert werden, es kann auch während des Arbeitsprozesses verändert werden.

Claims (1)

1. Vorrichtung zum Abfedern und Dämpfen der Hubbewegung eines Gesenks (4, 5; 3, 2), insbesondere in einer Tiefziehpresse, mit einem ersten Zylinder (7) und einem in diesem verschieblichen, mit dem Gesenk (4, 5; 3, 2) durch einen Gesenkpuffer (13) verbundenen ersten Kolben (10), der ein Luftvolumen (A) in dem ersten Zylinder (7) abschließt und zur Erzeugung von Federkräften während der Hubbewegung komprimiert; mit einem zweiten, koaxial zu dem ersten angeordneten Zylinder (9), in dem ein zweiter, mit dem ersten mittels einer Kolbenstange (12) verbundener Kolben (11) läuft, der ein Fluidvolumen (B) abschließt und durch eine Öffnung aus dem zweiten Zylinder verdrängt, gekennzeichnet durch eine an die Öffnung sich anschließende Leitung (40), ein in der Leitung angeordnetes Ventil (41, 42) mit kontinuierlich veränderlichem Strömungswiderstand und eine mit dem Ventil verbundene Steuereinrichtung (50, 51), die den Strömungswiderstand in Abhängigkeit von der Hubbewegung des Gesenks verstellt.