DE4436742A1 - Hydraulische Überlastsicherung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Überlastsicherung für mechanische Pressen, die eine Überlastung der Presse oder des Werkzeuges verhindert.

Zur Zeit werden mehrere verschiedene Konstruktionen der Über­ lastsicherungen für mechanische Pressen benützt. Es ist dies insbesondere eine hydraulisch-pneumatische Sicherung, mit hydraulischer Übertragung der Preßkraft und pneumatischer Betätigung der Sicherung. Daraus resultiert ein hohes Gewicht des Kolbens und der ganzen Sicherung.

Eine weitere Lösung sind Sicherungen, deren Sicherungsdruck zum Ladedruck der Druckquelle proportional ist. Ihre Nachteile sind aber große Abmessungen, die Kombination zweier Medien - Öl und Luft - und deren Zuführung auf bewegliche Teile der Presse, große Massen der beweglichen Teile der Sicherung und die Abhängigkeit vom Ladedruck. Daraus ergeben sich schlechte dynamische Eigenschaften, eine lange Reaktionsdauer, große Massenkräfte und Durchsickerungen. Aus diesen Gründen sind diese Sicherungen besonders für Pressen mit hoher Hubzahl und hoher Überlast im Laufe des Hubes nicht geeignet.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine hydraulische Überlastsicherung der eingangs genannten Art zu schaffen, die gute dynamische Eigenschaften und eine kurze Reaktionsdauer aufweist und nur geringe Massenkräfte notwendig hat.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine hydraulische Überlastsicherung mit einem Hauptkolben und mit einem eine Blende aufweisenden Steuerkolben gelöst, wobei über die Blende Hydrau­ likflüssigkeit durch den Steuerkolben dringen kann, wobei beide Kolben einerseits mit einem Druckraum in Verbindung stehen, andererseits über einen Raum, in dem ein steuernder Sicherungs­ druck vorherrscht, mit einem Sicherheitsventil in Verbindung stehen, das den Raum mit einem Abfluß verbindet, wobei das Verhältnis zwischen Sitzfläche und Stirnfläche des Steuerkolbens kleiner ist als das Verhältnis zwischen Sitzfläche und Stirn­ fläche des Hauptkolbens.

Der Steuerkolben ist vorteilhafterweise koaxial im Hauptkolben gelagert, alternativ kann er aber auch außerhalb des Hauptkolbens angeordnet sein.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der Raum des steuernden Sicherungsdruckes von einer Druckzufuhr mittels eines Rückschlagventiles getrennt.

Die erfindungsgemäße hydraulische Sicherung schützt die Presse oder das Werkzeug vor Überlastung. Durch die Kombination des Hauptkolbens und des Steuerkolbens und der ausgewählten Flächen­ verhältnisse der Sitze und der Stirnflächen der Kolben ist ein vollständiges und augenblickliches Öffnen der Sicherung und ein nicht gedrosselter Durchfluß aus dem Hauptsicherungsdruckraum in den Abfluß gewährleistet. Die Sicherung ist vom Ladedruck unabhängig und ermöglicht ein stufenloses Verstellen auf einen anderen Sicherungsdruck. Besondere Vorteile sind kleine Abmes­ sungen, kleine Masse der beweglichen Teile, eine kurze Reaktions­ dauer und minimale Verluste. Somit sind auch die Anschaffungs­ kosten der Sicherung vorteilhaft. Das Vorsehen der Blende ermöglicht ein äußerst rasches Ansprechen des Sicherheits­ ventiles, ohne daß nennenswerte hydraulische Mengen fließen müssen. Der mit Öffnen des Sicherheitsventils verbundene Druckabfall ermöglicht ein alsbaldiges Bewegen des Steuerkolbens, was unmittelbar ein Bewegen des Hauptkolbens nach sich zieht. Der sich sehr rasch einstellende Druckverlust im Raum kann von einem Druckschalter aufgenommen, vom Steuersystem ausgewertet und dann die Presse abgestellt werden.

Somit wird die Aufgabe vollkommen gelöst.

Es versteht sich, daß die vorstehend genannten sowie die nachfolgend noch erläuternden Merkmale nicht nur in den ange­ gebenen Kombinationen, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung einsetzbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand zweier Ausführungsbeispiele in Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen näher beschrie­ ben und erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen hydraulischen Überlastsicherung, bei der ein Steuerkolben im Hauptkolben angeordnet ist, und

Fig. 2 eine der Fig. 1 vergleichbare Darstellung mit einer Anordnung des Steuerkolbens außerhalb des Haupt­ kolbens.

Eine erfindungsgemäße Überlastsicherung ist aus einem Hauptkolben 1, einem Steuerkolben 2 und einem Sicherheitsventil 4 zusammen­ gesetzt.

Der Steuerkolben 2 ist bevorzugt koaxial innerhalb des Haupt­ kolbens 1 gelagert (siehe Fig. 1). Bei der in Fig. 2 darge­ stellten alternativen Ausführung ist der Steuerkolben 2 außerhalb des Hauptkolbens 1 gelagert bzw. aufgenommen.

In den Steuerkolben 2 ist eine Blende 3 eingeschraubt, die ein Durchströmen von gewissen Mengen Hydraulikflüssigkeit durch den Steuerkolben 2 ermöglicht. Durch Einsetzen unterschiedlicher Blenden 3 mit unterschiedlichen Durchmessern kann dieses Durchströmen den jeweiligen Bedürfnissen angepaßt werden.

In der Ausführung von Fig. 1 drückt eine Feder 8 den Steuerkolben 2 in einen im Hauptkolben 1 gebildeten Sitz und trennt dadurch einen Raum 11 des steuernden Sicherungsdruckes von einem Abfluß 12.

Bei der alternativen Ausführung von Fig. 2 drückt eine Feder 8 den Steuerkolben 2 in einen im Körper der Sicherung ausgebil­ deten Sitz. Eine Feder 8′ drückt den Hauptkolben 1 auf einen Sitz. Der Hauptkolben 1 trennt den Druckraum 10 des Haupt­ sicherungsdruckes vom Abfluß 12.

Auf die Stirnfläche des Steuerkolbens 1 mit der Fläche S₂ wirkt ein Druck p_a aus dem Druckraum 10 des Hauptsicherungsdruckes. Die Sitzfläche S₁ des Steuerkolbens 2 ist größer als die Fläche S₂ und auf diese wirkt der Druck p_b aus dem Raum 11 des steuernden Sicherungsdruckes.

Das Verhältnis der Flächen des Steuerkolbens 2 ist i_R=S₁/S₂<1, es liegt vorzugsweise nahe bei eins, z. B. bei 1,1.

Für den geforderten Sicherungsdruck p_a im Druckraum 10, z. B. 22 MPa ist dann das Sicherheitsventil auf den Druck p_b=1/i_R×p_a, z. B. 20 MPa eingestellt.

Das Verhältnis i_R zwischen der Sitzfläche und der Stirnfläche des Steuerkolbens 2 muß kleiner sein als das Verhältnis i_H zwischen der Sitzfläche und der Stirnfläche des Hauptkolbens 1. Diese Bedingung sichert die Funktion der Sicherung gegen Überlastung. Die Sicherung kann ein Rückschlagventil 5, das die Funktion der Sicherung als solche nicht beeinflußt und ferner ein Rückschlagventil 6 aufweisen. Das Rückschlagventil 5 dient nur zu einem schnelleren Nachfüllen der Hydraulikflüssigkeit in die Druckpunkte, und das Rückschlagventil 6 dient zur Trennung der Sicherung von einer Druckzufuhr 9 in den Ladekreis und schließt damit einen Einfluß von außerhalb liegenden Störungen auf die Funktion der Sicherung aus. Das Volumen der Hydraulik­ flüssigkeit wird verringert und damit auch der Einfluß der Zusammendrückbarkeit der Hydraulikflüssigkeit, z. B. Öl, auf die dynamischen Eigenschaften der Sicherung. Im hydraulischen Kreis der Sicherung ist weiterhin ein Druckschalter 7 angeordnet.

Erfolgt ein Druckanstieg im Druckraum 10 des Hauptsicherungs­ druckes auf den Sicherungsdruck, so kommt es über die Blende 3 zu einem Druckanstieg im Raum 11 des steuernden Sicherungs­ druckes, der wiederum auf den am Sicherheitsventil 4 einge­ stellten Druck wirkt und ein Öffnen des Sicherheitsventiles 4 bewirkt. Dadurch entsteht ein Durchfluß über die Blende 3 und infolge des Druckverlustes an der Blende 3 zu einem Druck­ unterschied zwischen dem Raum 11 und dem Druckraum 10, der das Öffnen des Steuerkolbens 2 bewirkt. Dadurch wird der Raum 11 des steuernden Sicherungsdruckes mit dem Abfluß 12 verbunden. Dadurch entsteht ein schneller Kräftegleichgewichtsverlust, infolgedessen hebt der Hauptkolben 1 von seinem Sitz ab, ist also völlig geöffnet und die Hydraulikflüssigkeit strömt ohne Drosselung im Sitz des Hauptkolbens 1 von den Druckpunkten in den Abfluß 12. Der Druckverlust im Raum 11 wird vom Druckschalter aufgenommen, vom Steuersystem ausgewertet und dieses stellt die Presse ab.

Claims (4)

1. Hydraulische Überlastsicherung für mechanische Pressen, mit einem Hauptkolben (1) und mit einem eine Blende (3) aufweisenden Steuerkolben (2), wobei über die Blende (3) Hydraulikflüssigkeit durch den Steuerkolben (2) treten kann, wobei beide Kolben (2, 3) einerseits mit einem Druckraum (10) in Verbindung stehen, andererseits über einen Raum (11), in dem ein steuernder Sicherungsdruck vorherrscht, mit einem Sicherheitsventil (4) in Verbindung stehen, das den Raum (11) mit einem Abfluß (12) verbindet, wobei das Verhältnis zwischen Sitzfläche und Stirnfläche des Steuerkolbens (2) kleiner ist als das Verhältnis zwischen Sitzfläche und Stirnfläche des Hauptkolbens (1).

2. Hydraulische Sicherung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Steuerkolben (2) koaxial im Hauptkolben (1) angeordnet ist.

3. Hydraulische Sicherung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Steuerkolben (2) außerhalb des Hauptkolbens (1) angeordnet ist.

4. Hydraulische Sicherung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum (11) von einer Druckzufuhr (9) mittels eines Rückschlagventiles (6) getrennt ist.