DD289970A5

DD289970A5 - Hydraulische presse mit kurzhub und einer hochgenauigkeits-gleichlaufregelung

Info

Publication number: DD289970A5
Application number: DD33547789A
Authority: DD
Inventors: Wolfgang Hartung
Original assignee: Komb. Umformtechnik "Herbert Warnke",De
Priority date: 1989-12-11
Filing date: 1989-12-11
Publication date: 1991-05-16
Also published as: DE4037281A1

Abstract

Die o. g. Presse ist vorzugsweise zur Herstellung groszflaechiger Plastteile anwendbar und enthaelt Kniehebelsysteme zum schnellen Durchfahren der Leerwege sowie hydraulische Arbeitszylinder zur Erzeugung der Peszkraft waehrend des Arbeitshubes. Zur Kompensation von Parallelitaetsabweichungen zwischen Stoeszel und Pressentisch sind vier einseitig wirkende hydraulische Gleichlaufzylinder mit kurzem Hub auf dem Pressentisch und vier weitere Gleichlaufzylinder mit gleichgroszen wirksamen Kolbenflaechen oberhalb der Preszzylinder angeordnet, wobei der Freiraum zwischen dem Stoeszel und den Kolben der unteren Gleichlaufzylinder dem Hubweg der Kniehebelsysteme entspricht und der Stoeszel bei Erreichen der Strecklage der Kniehebelsysteme zwischen den oberen und den unteren Gleichlaufzylindern kraftschluessig verspannt ist. Die Verbindungsleitungen der diagonal gegenueberliegenden oberen und unteren Gleichlaufzylinder sind jeweils mit einem Servoventil verbunden. Figur{Presse, hydraulisch; Kniehebelsystem; Gleichlaufregelung; Gleichlaufzylinder; Servoventil; Meszsystem; Steuereinrichtung, elektronisch; Druckregeleinrichtung}

Description

Hydraulische Pressen zur Verarbeitung von Duroplastwerkstoffen erfordern eine außergewöhnliche Parallelität der Tisch· und Stößelflächen zueinander, wenn die Werkzoughälften den Rohling in die endgültige Form pressen und wenn die eingebrachte Farbstoffmengogleichmäßig über die Oberfläche des gepreßten und ausgehärteten Teiles verteilt und mit dieser intensiv durch Pressen verbunden werden soll.

Hochgenauigkeits-Gleichlaufregelungen dieserArt dürfen bei außermittiger Belastung Abweichungen im Bereich zwischen 10 und 100pm in der Stößelparallelität zulassen, ohne daß die Preßgeschwindigkeit annähernd zu Null wird. Die bekannteste Methode zur Erreichung des Effektes einer solchen außergewöhnlichen Parallelität bosteht darin, daß an den Ecken der Tischfläche vier Hydraulikzylinder aufgestellt sind, die gegen die Kraft des oder der oberen Preßzylinder wirken, indem über die Abstandsmessung Tisch-Stößelfläche an den vier Ecken Servo- oder Proportionalventile den Ölaustritt aus den genannten Hydraulikzylindern regeln und damit einer Schiefstellung entgegenwirken.

Nachteil dieser Ausführung ist, daß bedingt durch <" " ixtiv hohe Schließgeschwindigkeit des Stößels und die in Abhängigkeit von der Größe der Außermittigkeit bedingten Abmessungen der Hydraulikzylinder große Ölströme zu regeln sind, wodurch die Genauigkeit des Regelprozesses nachteilig beeinflußt wird. Eine hohe Parallelität der Tisch- und Stößelfläche bei der Schließbewegung der Werkzeuge erfordert damit eine außergewöhnliche Präzision der Regeleinrichtung, da nur kleinste Antriebe der jeweiligen Gesamtölströme pro Zylinder für die Genauigkeit entscheidend sind. Außerdem werden bedingt durch die großen Ölströme relativ große Regelventile benötigt, deren Reaktionszeiten größer sind als die kleiner Ventile, was die Genauigkeit der Parallelitätsregelung ebenfalls nachteilig beeinflußt.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung ist eine Hochgenauigkeits-Gleichlaufregelung für hydraulische Pressen, die unter Beibehaltung einer ausreichenden Stößelgeschwindigkeit bei außermittiger Belastung nur Abweichungen in der Parallelität zwischen Stößel und 'Tischfläche im Mikrometerbereich zuläßt.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine hydraulische Presse mit Gleichlaufregelung so zu gestalten, daß der Stößel während der Arbeitsphase von den Gleichlaufzylindern unter Vorspannung gehalten wird und die miteinander verbundenen Gleichlaufzylinder ein in sich geschlossenes System mit möglichst kleinem Ölvolumen bilden, dem nur zur Kompensation von Parallelitätsabweichungen geringe ölvolumen durch die Steuerventile zu- bzw. abgeführt werden.

Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, daß vier einseitig wirkende hydraulische Gleichlaufzylinder mit kurzem Hub auf dem Pressentisch und vier weitere Gleichlaufzylinder mit gleichgroßen wirksamen Kolbenflächen oberhalb der Preßzylinder angeordnet sind, deren Kolbenstangen mit den Preßzylindern verbunden sind, wobei der Freiraum zwischen dem Stößel und den Kolben der unteren Gleichlaufzylinder in der oberen Endlage des Stößels dem Hubweg des Kniehebelsystems entspricht und der Stößel bei Erreichen der Strecklage des Kniehebelsystems zwischen den oberen und den unteren Gleichlaufzylindern kraftschlüseig verspannt ist. Die Verbindungsleitungon der diagonal gegenüberliegenden oberen und unteren Gleichlaufzylinder sind jeweils mit einem Servoventil verbunden, dessen eingangsseitigar Druckölanschluß an eine Druckregeleinrichtung angeschlossen ist und dessen Stellglied in an sich bekannter Weise mittels einer elektronischen Vergleicher· und Auswerteschaltung in Abhängigkeit von den durch die jeweils zugeordneten Meßsysteme erfaßten Parallelitätsabweichungen ansteuerbar ist.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind zum Ausgleich einer evtl. Durchbiegung des Stößels in Richtung der Diagonalen unterhalb der unteren Gleichlaufzylinder vier weitere Zylinder angeordnet, die diagonal paarweise mit Druckregelventilen verbunden sind, welche ihrerseits an ein weiteres Servoventil angeschlossen sind, dessen eingangsseitiger Druckölanschluß mit der Drucki ^!einrichtung verbunden ist und dessen Stellglied mittels der elektronischen Vergleicher- und Auswerteschaltung auf der Basis des Vergleichs der richtungsbewerteten halben Summen der Abweichungen der Meßwerte steuerbar ist. Während des Stößelhubes wird zunächst durch Druckbeaufschlagung der Schließzylinder das Kniehebelsystem ι eine Strecklage gefahren und damit das Absenken des Stößels im Sinne eines Eilganges mit verminderter Kraft ermöglicht, wobei die Preßzylinder drucklos mit Öl gefüllt werden. Bei Erreichen der Strecklage setzt der Stößel auf den unteren Gleichlaufzylindern auf und wird so zwischen den oberen und den unteren Gleichlaufzylindern kraftschlüssig verspannt. Die weitere Absenkung des Stößels erfolgt durch die Druckbeaufschlagung der Preßzylinder, wobei das Drucköl aus den unteren Gleichlaufzylindern jeweils in die diagonal gegenüberliegenden oberen Gleichlaufzylinder verdrängt wird. Falls Abweichungen von der Parallelität auftreten, werden diese durch die Meßsysteme erfaßt und über eine an sich bekannte digitale Vergleicherschaltung die Servo- oder Proportionalventile derart angesteuert, daß durch eine differenzierte Druckerhöhung bzw. Druckabsenkung in den entsprechenden Gleichlaufzylindern eine Umverlagerung der Kräfte erfolgt, die die Parallelitätsabweichung kompensiert.

Dabei besteht die Wirkung der über Kreuz miteinander verbundenen und diagonal zueinander angeordneten doppeltwirkenden Zylinder nicht in der einfachen Herstellung des Gleichlaufes durch Austausch der Ölmenge von Ober- zu Unterräumen der Zylinder wie in bekannten Gleichlaufeinrichtungen, sondern der Zweck dieser Anordnung besteht in erster Linie darin, geschlossene Ölkreisläufe herzustellen, damit während des Hubes der Zylinder kein Öl nach außen über die Servo- oder Proportionalventile abgeführt werden muß, um den Hub an sich zu ermöglichen. Die Anordnung ermöglicht vielmehr durch die Zu- und Abführung kleinster Ölmengen über die Servo- bzw. Proportionalventile eine Kippung des Stößels gegen diejenige Kippung gerichtet, welche durch das außermittige Angreifen der resultierenden Preßkraft hervorgerufen wird, so daß sich beide Kippungen gegenseitig aufheben.

AusfQhrungsbelsplel

Eine zweckmäßige Form der Realisierung der Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Die zugehörige Zeichnung zoigt eine schematische Darstellung der Erfindung an einer Presse mit Vierpunktantrieb.

Im rahmenförmlgen Preesenständer 11st gleitend der Stößel 2 angeordnet, der im Eilvorlauf durch die Kniehebelsysteme 3,4,5, 6 über die Zylinder 7,8,9,10 bewegt wird. Beim eigentlichen Preßvorgang wird der Stößel 2 durch vier Preßzylinder 11,12,13,

14 mit den Plungerkolben 15,16,17,18 angetrieben. Über die Rückzugszylinder 19,20,21,22 erfolgt der Rückzug des Stößels 2 bzw. das kontrollierte Absenken in die Position des Beginns vom Preßvorgang. Die Zylinderräume der oberen

Gleichlaufzylinder 23,24,25,26 stehen in einer Überkreuzschaltung mit den Zylinderräumen 27,28,29,30 der zwischen Stößel 2 und Tisch des Rahmens angeordneten unteren Gleichlaufzylinder 31,32,33,34 in Verbindung.

Jeweils zwei der in einer diagonalen Ebene liegenden überkreuzgeschalteton Gleichlaufzylinder 31,32,33,34 sind an eines der beiden Snrvoventile 35,36 angeschlossen. Die vier Zylinderräume 37,38,39,40, die unterhalb der Gleichlaufzylinder 31,3?, 33, 34 angeordnet sind, sind über die gleichen Diagonalebenen wie die üborkreuzgeschalteten Zylinderräume der Gleichlaufzylinder 23 bis 34 miteinander verbunden und können über die vom Servoventil 41 angesteuerten Druckregelventile 42,43 belastet werden.

Die Funktionsweise der Anordnung ist folgende:

Die Plungerkolben 15,16,17,18 befinden sich in Höchststellung. Über die Zylinder 7,8,9,10 werden die Kniehebelsysteme 3,4, 5,6 in Strecklage und damit der Stößel 2 in die Position „Preßbeginn" bewegt. Damit kommt es zu einem Aufsetzen des Stößels 2 auf die Plungerkolben der unteren Gleichlaufzylinder 31,32,33,34 und zum Kontakt mit den elektronischen Feinmeßsystemen 44,45,46,47. Im Verlauf des Preßweges wird Drucköl in die Preßzylinder 11,12,13,14 geleitet und das Öl aus den Rückzugszylindern 19,20,21,22 über Drosselventile abgelassen.

Während dieses Preßweges kontrollieren die Feinmeßsysteme 44,45,46,47 ständig die Lage der Stößelfläche an den vier Ecken untereinander. Dabei werden die Meßwarte einer jeden der beiden Diagonalebenen miteinander verglichen- bei Überschreitung des Grenzwertes der Differenz tritt die Regelung in Aktion. Sie bestimmt Lage und Richtung der erforderlichen Korrektur, den momentanen Korrekturwert und dessen Differenzquotienten über die Zeit. Diese Werte werden in den Mikrorechnern 48,49 verarbeitet und über die Regler 50,51 an die Stelleinrichtungen dor Servoventil 35,36 gegeben. Von diesen wird das für den Ausgleich des Fehlers wirksame übarkreuzgeschaltete Zylinderpaar der Gleichlaufzylinder 23,24,25,26 und 31,32,33,34 mit Druck beaufschlagt, während das zweite Zylinderpaar der gleichen Diagonalebene entlastet wird. Damit wird eine Rückstellung des Lagefehlers in den Toleranzbereich bewirkt.

Diese Regelung wird in den beiden Diagonalebene, unabhängig voneinander, vollzogen.

Die Funktion, daß sich die Verbindungslinien der diagonalen Moßpunkte in der Mitte des Stößels treffen, übernimmt dabei der Stößel selbst mit seiner konstruktiv vorgegebenen Verwindungssteife. Um diesen Einfluß der Verwindungsstoife des Stößels zu unterstützen, ist die weitere Regelungsstufe vorgesehen.

Aus den Meßwerten der diagonal miteinander auf einen Mikrorechner arbeitenden Feinmeßsysteme 44,45,46,47 werden in einem weiteren Rechnungsgang zu diesem Zweck halbierte Summen gebildet und miteinander verglichen. Auch hier erfolgt bei

Überschreitung der eingegebenen Toleranz die Bestimmung des die Korrektur ausführenden Zylinderpaares und über den ebenfalls gebildeten Differenzquotienten über der Zeit die Vorgabe eines Intensitätsfaktors für das Reagieren des Servoventil.

Diese im Mikrorechner 52 durchgeführte Auswertung der Meßergebnisse wird an den Regler 53 und von diesem an die Stelleinrichtungen des Servoventil 41 gegeben, das durch seine Einwirkung auf die Drückregelventile 42,43 die ausgewählten Zylinderräume 37,40 oder 38,39 mit zunehmendem Druck beaufschlagt. Mit der Annäherung der Verbindungslinien der diagonalen Meßpunkte in Stößelmitte wird die Wirkung des Reglers zurückgenommen.

Eine Vertauschung der Zylinderräume 27/37; 28/38; 29/39 und 30/40 in dem Sinne, daß die jeweils Zweitgenannten mit den Ausgleichszylindern 23,24,25,26 zusammenarbeiten und die Erstgenannten die zuletzt genannte Regelung übernehmen, liegt im Rahmen von Erwägungen über die Realisierbarkeit möglichst absolut gleicher Kolbenflächen und wird ansonsten für gleichermaßen zum Gegenstand der Anmeldung gehörend erachtet.

Die Pumpe 54 füllt das Regelsystem mit einem niedrigen Druck, der über das Druckregelventil 55 eingestellt wird. Zu Beginn des Preßzyklus wird das Wegeventil 56 geschaltet, so daß den Servoventilen 35,36,41 der erforderliche Druck zur Beaufschlagung der Ausgleichszylinder zur Verfugung steht. Dieser Druck kann am Druckregelventil 57 eingestellt werden. Die Pumpe 58, das Wegeventil 59 und die Drosseln 60 und 61 dienen zurwechselseitigen Belastung und Entlastung der Rückzugszylinder 19,20,21, 22 und der Preßzylinder 11,12,13,14.

Claims

1. Hydraulische Presse mit Kurzhub und einer Hochgenauigkeits-Gleichlaufregelung, insbesondere zur Herstellung von großflächigen Plastteilen, mit einem Kniehebelsystem zum schnellen Durchfahren dar Leerwege, mit hydraulischen Arbeitszylindern zur Erzeugung der Preßkraft während des. Arbeitshubes sowie separaten Rückzugszylindern, mit mit dem Stößel in Wirkverbindung stehenden hydraulischen Gleichlaufzylindern, deren Zylinderräume jeweils paarweise diagonal miteinander verbunden sind, mit vier mit dem Stößel in Wirkverbindung stehenden Wegmeßsystemen zur Erfassung von Parallelitätsabweichungen zwischen Stößel und Pressentisch und einer Steuereinrichtung zur differenzierten Druckbeaufschlagung einzelner Gleichlaufzylinder im Sinne einer Kompensation der Abweichungen, gekennzeichnet dadurch, daß vier einseitig wirkende hydraulische Gleichlaufzylinder (31,32,33,34) mit kurzem Hub auf dem Pressentisch und vier weitere Gleichlaufzylinder (23,24,25,26) mit gleichgroßen wirksamen Kolbenflächen oberhalb der Preßzylinder (11,12,13,14) angeordnet sind, deren Kolbenstangen mit denPlungerkolben (15,16,17,18) verbunden sind, wobei dar Freiraum zwischen dem Stößel (2) und den Kolben der unteren Gleichlaufzyünder (31,32,33,34) in der oberen Endlage des Stößels (2) dem Hubweg der Kniehebelsystcme (3,4,5,6) entspricht und der Stößel (2) bei Erreichen der Strecklage der Kniehebelsysteme (3,4,5,6) zwischen den oberen Gleichlaufzylindern (23,24,25, 26) und den unteren Gleichlaufzylindern (31,32,33,34) kraftschlüssig verspannt ist und die Verbindungsleitungen der diagonal gegenüberliegenden oberen und unteren Gleichlaufzylinder (23-26,31-34) jeweils mit einem Servoventil (35,36) verbunden sind, dessen eingangsseitiger Druckölanschluß an eine Druckregeleinrichtung angeschlossen ist und dessen Stellglied in an sich bekannter Weise mittels einer elektronischen Vergleicher- und Auswerteschaltung in Abhängigkeit von den durch die jeweils zugeordneten Feinmeßsysteme (44, 45,46,47) erfaßten Parallelitätsabweichungen ansteuerbar ist.

2. Hydraulische Presse nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß unterhalb der unteren Gleichlaufzylinder (31,32,33,34) vier weitere Zylinderräume (37,38,39,40) angeordnet sind, die' diagonal paarweise mit Druckregelventilen (42,43) verbunden sind, welche ihrerseits an ein weiteres Servoventil (41) angeschlossen sind, dessen eingangsseitiger Druckölanschluß mit der Druckregeleinrichtung verbunden ist und dessen Stellglied mittels der elektronischen Vergleicherund Auswerteschaltung auf der Basis des Vergleichs der richtungsbewertoten halben Summen der Abweichungen der Meßwerte steuerbar ist.

Hierzu 1 Seite Zeichnung

Anwendungsgebiet dar Erfindung

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Presse mit Kurzhub und einer Hochgenauigkeits-Gleichlaufregelung, die insbesondere zur Herstellung von großflächigen Plastteilen anwendbar ist.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Es sind bereits Einrichtungen zur Parallelhaltung des Stößels an hydraulischen Schmiedepressen bzw. Stanzpressen bekannt (DE-AS 1145924, DE-OS 3233860), bei denen vier mit Drucköl beaufschlagte Gleichlaufzyünder mit kurzem Hubweg zwischen Stößel und Tischfläche angeordnet sind, auf denen der Stößel kurz vor dem Schließen des Werkzeuges aufsetzt. Die Druckräume der Gleichlaufzyünder sind mit einer Hilfsvorrichtung verbunden, die einen volumengleichen Abfluß des Drucköles aus allen Zylindern bewirkt, so daß sich bei einer Schrägstellung des Stößels in dem der voreilenden Stößelseite zugeordneten Zylinder ein entsprechend höherer Gegendruck aufbaut, der der weiteren Schrägstellung entgegenwirkt. Diese Lösungen besitzen kein Meßsystem zur Erfassung der tatsächlichen Abweichungen und auch keine Steuerung zur differenzierten Druckbeaufschlagung einzelner Zylinder, so daß auf Grund der Elastizität des Drucköles nur größere Abweichungen - beispielsweise im Millimeterbereich - ausgeglichen werden können. Es sind weiterhin Lösungen (SU-Urheberschein 341681) mit vier Meßeinrichtungen zur Erfassung von Parallelitätsabweichungen und mit vier zweifachwirkenden Gleichlaufzylindern bekannt, deren Kolbenstange am Stößel angelenkt sind und deren Druckräume jeweils paarweise diagonal miteinander sowie mit einer Steuereinrichtung verbunden sind. Im Falle einer Schrägstellung des Stößels wird diese durch die Meßeinrichtung erfaßt und mittels der Steuereinrichtung durch eine differenzierte Druckerhöhung in den entsprechenden Zylindern eine der ParallelitMsabweichung entgegenwirkende Kraft erzeugt.

Da die Gleichlaufzylinder zwangsweise über den gesamten Stößelhub wirksam sind, ist auch eine dementsprechend große Ölmenge erforderlich, die - bedingt durch die Elastizität des Drucköles - eine genaue Regelung des Parallellaufes bei außermittigen Kraftimpulsen nicht zuläßt.