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Steuereinrichtung für hydraulische Pressen
Die Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung für hydraulische Pressen mit einem Richtungssteuerventil, dessen Ventilkolben durch Steuerdruck in Abhängigkeit von einem Schaltventil bewegbar ist und der mechanisch im Gleichgewicht gehalten ist. Derartige Steuereinrichtungen können zur Steuerung der Bewegungen von Kolben in ihren Zylindern dienen, indem sie Zu- und Ableitung der Druckflüssigkeit zu bzw. von einem oder beiden Enden der Zylinder regeln. Eine solche Einrichtung dient insbesondere zur Steuerung von Kolben und Zylindern, die direkt von einem hydraulischen System betätigt werden, in dem Hauptdruckflüssigkeit ohne Zwischenschaltung eines Druckakkumulators direkt zum Zylinder gepumpt wird, die Verwendung eines Druckakkumulators ist jedoch nicht ausgeschlossen.
Die Erfindung bezweckt die Schaffung einer verbesserten steuerdruckbetätigten Steuereinrichtung, die in einem mit hydraulischer Hauptund Steuerdruckflüssigkeit gespeisten System zur Steuerung einer hydraulischen Presse oder einer andern hydraulischen Einrichtung derart verwendet werden kann, dass der Steuerdruck mit einem einfachen, manuell betätigbaren Steuerventil gesteuert wird.
Gemäss der Erfindung ist der Ventilkolben. des Richtungssteuerventiles zumindest an einem seiner Enden mit einem Entlastungsventil verbunden, durch das in einer vorherbestimmten Stellung des Ventilkolbens bei dessen Bewegung in die Auslassstellung über Bohrungen im Ventilkolben der Druck am Presskolben vermindert wird, wobei mindestens eine Auslasskammer für das Steuerdruckmittel vorgesehen ist, die mit mindestens einem abgesetzten Teil des Ventil-
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Teil Servodruckflüssigkeit zu einem Steuerventil strömen lässt, durch dessen Betätigung ein Auslass geschlossen und die von einer Pumpeneinrichtung zu diesem Steuerventil gelieferte Hauptdruckflüssigkeit zum Presskolben geleitet wird.
Nach einem weiteren Kennzeichen der Erfindung weist das Entlastungsventil einen festen oder einstellbaren, von dem Ventilgehäuse ge- tragenen Anschlag und einen Kolben auf, wobei dieser Kolben mit dem Ventilkolben bewegbar ist und mit dem Anschlag zusammenwirkt und wobei der Kolben an seinem entgegengesetzten Ende durch eine Öffnung ständig von Hauptdruckflüssigkeit beaufschlagt ist.
In der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung beispielsweise als ein Ventil dargestellt, das an beiden Enden seines Kolbens von Druckflüssigkeit beaufschlagt wird und in einem hydraulischen System Verwendung findet. In der Zeichnung zeigt Fig. 1 das Ventil im Längsschnitt und Fig. 2 in einer ähnlichen Darstellung das an einem Verteiler montierte Ventil.
Fig. 3 gibt einen Längsschnitt nach der Linie Y-Y der Fig. 2 und Fig. 4 einen Querschnitt nach der Linie X-X der Fig. 2 wieder. Fig. 5 lässt ein Schema eines hydraulischen Systems erkennen, in dem ein erfindungsgemäss ausgebildetes Ventil zur Steuerung einer einzigen Presse mit Aufwärtshub verwendet wird.
In der dargestellten Ausführungsform des.
Richtungssteuerventiles V 2 ist der Ventilkolben 2 im Gleitsitz in der Mittelbohrung des Ventilgehäuses 1 angeordnet. Diese Mittelbohrung ist in sieben ringförmige Kammern, 11, 12,13, 14, 15,16 und 17 unterteilt, die die in Fig. 5 gezeigten und später beschriebenen Anschlüsse aufweisen können.
Der Ventilkolben 2 hat abgesetzte Teile 21, 22, die so angeordnet sind, dass die Kammer 12 mit der Kammer 16 verbunden ist, wenn der Ventilkolben 2 in Fig. 5 ganz nach rechts bewegt wird, so dass eine angeschlossene Pumpe die Druckflüssigkeit an eine Seite, z. B. eines zweiseitig beaufschlagten Kolbens abgibt, während die Kammer 17 mit der Kammer 13 in Verbindung steht, so dass die Flüssigkeit von der andern Seite dieses Kolbens abfliessen kann.
Wenn der Ventilkolben 2 dagegen nach links bewegt wird, werden die Kammer 16 über die Kammer 11 mit dem Auslass und die Kammer 12 mit der Kammer 17 verbunden, d. h. die Anschlüsse des zweiseitig beaufschlagten Kolbens 3 und seines Zylinders sind vertauscht.
Der Ventilkolben 2 überragt an beiden Enden das Ventilgehäuse 1 und ist dort von Federgehäusen 3 L und 3 R umgeben, die hermetisch
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abgedichtete Zylinder bilden und mit. Anschlüssen 31 und 32 für- Steuerdruckmittelleitungen versehen sind. Wenn dem Anschluss 31 Steuerdruckflüssigkeit zugeleitet wird, während der Anschluss 32 mit dem Auslass verbunden ist, wird der Ventilkolben 2 ganz nach rechts (Fig. 5) gedrückt. Wenn dagegen dem Anschluss 32 Steuerdruckflüssigkeit zugeleitet wird und der Anschluss 31 mit dem Abfluss verbunden ist, wird der Ventilkolben 2 ganz nach links gedrückt.
Der Steuerdruck ist ein vom Hauptdruck im wesentlichen unabhängiger Druck, der von einer eigenen Quelle geliefert oder über ein Entlastungsventil vom Hauptdruck abgeleitet wird und niedriger als der Hauptdruck ist.
Der Ventilkolben 2 hat weitere abgesetzte Teile 23 und 24 (Fig. 1). Befindet sich der in Fig. 1 in einer mittleren Stellung gezeigte Ventilkolben 2 in seiner untersten Stellung gemäss Fig. 1, dann liegt der abgesetzte Teil 23 gegen- über der Kammer 14, so dass Steuerdruckflüssigkeit durch die Leitung 14'zum Kolben eines steuerdruckbetätigten Steuerventiles V 4 gelangt, wodurch sich dieses schliesst ; dadurch ist die Verbindung der Pumpen mit dem Auslass 3 a unterbrochen, die Pumpen müssen Druckflüssigkeit unter steigendem Druck zu den verschiedenen Teilen der Anlage liefern und werden somit belastet.
Der abgesetzte Teil 24 des Ventilkolbens 2 ist so angeordnet, dass er gegenüber der Kammer 15 liegt, wenn sich der Ventilkolben 2 in seiner obersten Stellung (Fig. 1) befindet, so
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oder die Pumpen, wie oben erwähnt, Druckflüssigkeit zur Anlage liefern und somit belastet werden.
Der Ventilkolben 2 wird durch die Federn 33 und 34 federnd in seiner Mittellage gehalten ; die Federn wirken über Widerlager 35 und 36 auf die beiden Enden des Ventilkolbens.
Die Widerlager können an beiden Seiten über Bohrungen 37 und 38 mit Druckflüssigkeit beaufschlagt werden (Fig. 1).
Eine Druckverminderung ist gewöhnlich nur auf jener Seite des zweiseitig beaufschlagten Kolbens und Zylinders der Presse erforderlich, durch die der Arbeitshub bewirkt wird. Gegebenenfalls kann sie auch auf der Leerhubseite des Kolbens vorgesehen werden. In dem Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 1 ist angenommen, dass die Kammer 16 an die Arbeitsseite dieses Kolbens angeschlossen und auf der Leerhubseite keine Druckverminderung erforderlich ist. Am oberen Ende (Fig. 1) des Ventilkolbens 2 ist daher ein Zylinder 4 angeordnet, der einen Kolben 41 mit einem verbreiterten Kopf 43 enthält. Der Kopf 43 ragt in eine Kammer 42, die über eine Mittelbohrung 25 und Radialbohrungen 26 des Ventilkolbens 2 dauernd mit der Kammer 26 in Verbindung steht.
Diese. ist-mit der Arbeitshubseite des Presskolbens verbunden und daher--wird durch den Druck in der Kammer 16 der Kolben 411 nach aussen geschoben, so dass sich der verbreiterte Kopf 43 gegen die Endfläche der Kammer 42 anlegt. Der Anschlag 44, der einstellbar und in seiner Stellung fixierbar ist, berührt den Kolben 41, wenn während der Bewegung des Ventilkolbens 2 nach oben der abgesetzte Teil 21 in den Bereich der Kammer 11 gelangt.
Dadurch wird eine weitere Bewegung des Ventilkolbens 2 nach oben so lange verhindert, bis der Druck in der Kammer 16 so weit gefallen ist, dass der Kolben 41 in die Kammer 42 hineingedrückt werden kann, d. h. die Abgabe von Druckflüssigkeit aus der Kammer 16 an die Kammer 11 und damit zum Auslass wird so lange gedrosselt, bis der Kolben 41 die vollständige Bewegung des Ventilkolbens 2 nach links gestattet. Der Grad der Drosselung kann durch Einstellung des Anschlages 44 geregelt werden.
Das Richtungssteuerventil V 2 hat drei Funktionen zu erfüllen : a) Zuleitung der Haupfdruckflüssigkeit zur entsprechenden Seite der Kolben b, durch deren Betätigung der Presskolben a an das Werkstück heran-und wieder zurückgeführt wird, b) Gewährleistung eines stossfreien Abflusses der im Hauptzylinder befindlichen Druckflüssigkeit am Ende des Arbeitshubes, und c) Zuleitung von Steuerdruckflüssigkeit zum Steuerventil V 4, wenn der Ventilkolben 2 ganz'in die Arbeits- oder Rückgangsstellung bewegt wurde.
Das Gehäuse 1 des Richtungssteuerventiles ist gemäss den Fig. 2,3 und 4 auf einem Verteiler 5 montiert. Dieser weist eine an die Druckseite der Pumpe angeschlossene Längsbohrung 52 und zwei an den Abfluss angeschlossene Längsbohrungen 51 und 53 auf. Es können also mehrere Ventile der in Fig. 1 gezeigten Art nebeneinander auf dem Verteiler 5 montiert und an die Bohrungen 52, 51 und F ? angeschlossen werden.
Zwischen den Kammern 16 und 17 jedes Ventiles und dem jeweiligen Kolben und Zylinder der Pressen sind Verbindungen vorgesehen.
In-der vorliegenden Ausführungsform bestehen diese Verbindungen aus Querbohrungen 5. 1 und 55. Gemäss Fig, 4 steht die Kammer 16 über senkrechte Doppelbohrungen 56 des Verteilers 5 mit der Querbohrung 54 in Verbindung. Das Ventilgehäuse 1 ist mit z. B. acht Schrauben 58 an den Verteiler 5 angeschraubt. Alle Fugen zwischen den Ventilgehäusen und dem Verteiler sind mit Dichtungsringen abgedichtet. Diese Verteileranordnung ermöglicht die Konstruktion eines kurzen, raumsparenden Ventilgehäuses, bei dem Durchlässe für die das Ventil durchfliessende Druckflüssigkeit vorge-
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sehen sind. Bei Anordnung von mehr als einem Regelventil auf dem Verteiler 5 ist ein Rückschlagventil 59 erforderlich, das bei mehr als einem in Arbeitsstellung befindlichen Ventil einen Rückfluss in die Längsbohrung 52 verhindert.
Wenn auch während des Leerhubes eine Druckverminderung erforderlich ist, kann er- findungs-gemäss ein weiteres Entlastungsventil (4, 41,44) auf der mit Bezug auf Fig. 5 rechten Seite des Ventilkolbens 2 angeordnet und der Mittelbohrung 25 und den Radialbohrungen 26 entsprechende Bohrungen zur Herstellung einer dauernden Verbindung zwischen einer unteren, der Kammer 42 entsprechenden Kammer und der Kammer 17 vorgesehen werden.
Das beschriebene Ausführungsbeispiel betrifft ein beidseitig beaufschlagbares Steuerventil zur Steuerung einer hydraulischen Presse oder Maschine mit doppeltwirkendem Kolben und Zylinder oder mit einem einfachwirkenden Arbeitskolben und ihm zugeordneten Rückführungskolben. Die Erfindung kann aber auch auf einfachwirkende Steuerventile zur Steuerung von einfachwirkenden Kolben angewendet werden. Man kann auch erfindungsgemäss ausgebildete einfach- und doppeltwirkende Ventile nebeneinander auf demselben Verteiler anordnen.
Das Schema der Fig. 5 zeigt eine einzelne Presse mit aufwärts gerichtetem Arbeitshub, die einen Presskolben a und zwei Kolben b aufweist. Wenn die Pumpe die Kolben b von unten beaufschlagt, werden der Presstisch c und der Presskolben a rasch bis zur Berührung mit dem Werkstück gehoben. Während dieses raschen Anhebens wird das Füll-und Abfluss- ventil V 1 durch den Druck der im (nicht gezeigten) Vorratsbehälter vorhandenen Flüssigkeit geöffnet und gestattet den Eintritt der Flüssigkeit in den Zylinder. Dieses Ventil VI gestattet die Zuführung von Druckflüssigkeit zum Hauptzylinder, wenn der Presskolben a von den Kolben b angehoben wird, und wirkt während des Rückganges als Abflussventil für den Presskolben.
Bei Berührung des Werkstückes und Druckanstieg in den Zylindern der Kolben b wird der Presskolben mit Druckflüssigkeit aus der Pumpe beaufschlagt und die volle Presskraft erzielt.
Zur Rückführung des Presskolbens a wird den Kolben b an der Ringseite Druckflüssigkeit von der Pumpe zugeführt. Der Druck in den Rückführungszylindern wirkt auf den koaxial und unterhalb des als Hubschalter ausgebildeten Vorfüll-und Abflussventiles angeordneten Kolben e und öffnet das Ventil, so dass während des Rückhubes Druckflüssigkeit aus dem Presszylinder in den Vorratsbehälter zurückgedrückt werden kann.
Bei der nachstehenden Beschreibung der Wirkungsweise der Einrichtung wird von der Annahme ausgegangen, dass die Hauptpumpe im Betrieb ist, ein Anschluss 61 eines handbetätigten Schaltventiles V 3 für das Richtungssteuerventil V 2 unter Steuerdruck steht und das Ventil V 3 sich in seiner neutralen Stellung befindet.
In. dieser Stellung des Schaltventiles V 3 bleibt der Anschluss 61 für die Steuerdruckflüssigkeit offen, während die Anschlüsse 62 und 63 zum Abfluss offen sind. Daher wird kein Teil des Systems mit Steuerdruckflüssigkeit beaufschlagt ; das Steuerventil V 4 wird durch seine Feder angehoben und die von der Pumpe gelieferte Druckflüssigkeit gelangt über den Anschluss 64 des Steuerventiles V 4 zum Auslass 3 a.
Das Ventil V 4 bleibt gewöhnlich geöffnet, so dass Druckflüssigkeit von der Pumpe zum Auslass 3 a strömt. Es schliesst sich unter Steuerdruck und lässt dann Druckflüssigkeit von der Pumpe zum Presszylinder gelangen. Steuerdruckflüssigkeit wird zum Ventil V 4 nur in der
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rend der Auf- und Abwärtsbewegung des Presskolbens die Weiterleitung der von der Pumpe abgegebenen Druckflüssigkeit durch das Richtungssteuerventil V 2 nicht behindert. Wenn dem Anschluss 65 Steuerdruckflüssigkeit zugeleitet wird, wirkt diese auf den oberen Kolben g und schiebt ihn gegen eine Federkraft nach unten, wobei ein kleines Ventil g'gegen einen an dem unteren Kolben h angeordneten Sitz gedrückt und der untere Kolben nach unten geschoben wird, bis auch der untere Sitz geschlossen ist.
Auf diese Weise werden die Anschlüsse 64 und 3 a voneinander getrennt.
Der auf den oberen Kolben wirkende Steuerdruck hält das Ventil gegen den am Anschluss 64 ansteigenden Hauptdruck geschlossen. Bei Unterbrechung der Zuleitung von Steuerdruckflüssigkeit zum Anschluss 65 wird der obere Kolben g gehoben, wobei die in dem Raum oberhalb des Kolbens befindliche Druckflüssigkeit durch eine kleine, in der Nähe des Anschlusses 65 angeordnete Düse i und den An schluss 66 zum Abfluss gedrückt wird.
Mit dem oberen Kolben wird das Ventil g' von seinem Sitz am unteren Kolben abgehoben.
Die Druckflüssigkeit oberhalb des unteren Kolbens h kann jetzt durch dessen Mittelöffnung zum Auslass 3 a strömen und der Kolben h wird von dem Druck der Pumpe angehoben, so dass die Verbindung zwischen dem Anschluss 64 und dem Auslass 3 a wieder hergestellt ist.
Durch Bewegung des Griffes f des Ventiles V 3 im Uhrzeigerdrehsinn wird der Kolben k dieses Ventiles aufwärtsbewegt und der Anschluss 61 mit den weiter mit dem Auslass verbundenen Anschlüssen 62,63 verbunden. Jetzt
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ben b betätigten Einlassventiles V 7 und zum Anschluss 31 des Ventiles V 2 über die Anschlüsse 61 und 62 des Ventiles V 3. Der am Anschluss 31 des Ventiles V2 wirkende Steuerdruck drückt dessen Ventilkolben 2 nach rechts, wodurch Verbindungen zwischen den Kammern 12 und 16 und den Kammern 17 und 13 hergestellt werden. Knapp vor Beendigung des Ventilhubes wird die Leitung 14'zum Anschluss 31 hin geöffnet, so dass jetzt Steuerdruckflüssigkeit zum Anschluss 65 des Steuerventiles V 4 gelangt.
Das Steuerventil V 4 wird dadurch geschlossen und der Anschluss 64 wird vom Auslass 3 a getrennt.
Die Hauptdruckflüssigkeit gelangt nun von der Pumpe über die Anschlüsse 64 und 68 des Steuerventiles V 4 und die Kammern 12 und 16 des Richtungssteuerventiles V 2 zu den Zylindern der Kolben b. Während der nun einsetzenden Aufwärtsbewegung des Presskolbens a strömt Druckflüssigkeit aus einem Vor-
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unvorgesehenes Einlassventil V 6 ist. geschlossen und seine Anschlüsse 69 und 70 sind voneinander getrennt. Dieses Einlassventil ist gewöhnlich geschlossen und dient dazu, dem Hauptzylinder und den Zylindern der Kolben b von der Pumpe gelieferte Druckflüssigkeit zuzuleiten, nachdem der Presstisch c das Werkstück berührt hat.
Bei Berührung des Werkstückes und Druckanstieg in den Zylindern der Kolben b bis zu einem der Einstellung der Feder des Ventiles V 7 entsprechenden Wert hebt dieser am Anschluss 71 des Ventiles V 7 wirksame Druck dessen Ventilspindel, so dass die Anschlüsse 72 und 67 miteinander verbunden werden. Dadurch fliesst Steuerdruckflüssigkeit zum Anschluss 73 des Einlassventiles V 6 und hebt dessen Steuerkolben ; dadurch kann auch der vor diesem Steuerkolben niedergehaltene, als Hubsteuerorgan ausgebildete Ventilkolben des Ventiles V 6 durch eine Feder gehoben werden und die Anschlüsse 69 und 70 werden miteinander verbunden. Nun wird dem Presszylinder über die Anschlüsse 69 und 70 des Einlassventiles V 6 Druckflüssigkeit zugeführt und die Presse kann mit voller Kraft arbeiten.
Bei Bewegung des Griffes f des Schaltentiles V 3 entgegen dem Uhrzeigersinn über die neutrale in die Rückgangstellung werden die Anschlüsse 61 und 63 des Schaltventiles V 3 miteinander verbunden, während der Anschluss 62 zum Abfluss offen ist. In dieser Stellung gelangt Steuerdruckflüssigkeit zum Anschluss 32 des Ventiles V 2, so dass dessen Ventilkolben 2 nach links geschoben wird, bis der an der linken Seite des Ventiles angeordnete Kolben 41
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und die Mittelöffnung. 25 im Kolben des Ventiles V3 wirksamen Druck im Presszylinder gegen den einstellbaren Anschlag 44 gedrückt. In
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Kammer 11 ein. Der Presszylinder kann über die Kammern M und 11 des Ventiles V 2 rasch und doch stossfrei entlastet werden.
Wenn der Druck im Zylinder gefallen ist, schiebt der am Anschluss 32 des Ventiles wirksame Steuerdruck den Kolben ganz nach links. Dadurch werden die Verbindungen zwischen den Kammern 16 und 11 und den Kammern 12 und 17 vollständig geöffnet.
Knapp bevor der Kolben des Ventiles V 2 seine Hubbewegung beendet, wird die Leitung M'zum Anschluss. 32 hin geöffnet, so dass das Ventil V 4 durch den Anschluss 65 erneut mit Steuerdruckflüssigkeit beaufschlagt wird. Die Pumpen werden also wieder belastet'und liefern die Druckflüssigkeit über die Anschlüsse 64 und 68 des Ventiles V 4 und die Kammern 12 und 17 des Ventiles V 2 zur Ringseite der Kolben b. Hièmit beginnt der Rückhub des Presskolbens a, wobei der am Anschluss 74 des Ventiles V 1 wirksame Rückführungszylinderdruck das Füll- und Abflussventil V 1- öffnet, so dass die Druckflüssigkeit aus dem Hauptzylinder in den Vorratsbehälter zurückgedrückt werden kann.
Für die gesamte Anlage kann noch ein Sicherheitsventil V 8 vorgesehen und über ein Rückschlagventil V 5 A mit dem Richtungssteuerventil V2 verbunden sein. Vorstehend wurde zwar eine Presse mit Aufwärtshub beschrieben, doch kann die Einrichtung auch für Horizontalpressen oder für Pressen mit Abwärtshub verwendet werden, wobei im letzteren Fall die Tische unter Verwendung von Kolben in nach abwärts gedrückt werden.
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