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Steuerung von Kolbenschiebern, die den Druckmittel-Zu- und -Abfluß
an zwei oder mehr Arbeitszylindern von hydraulischen Pressen zur selbsttätigen Parallelführung
des beweglichen Preßbalkens regeln Aufgabe der Erfindung ist eine Verbesserung der
Steuerung von Kolbenschiebern, die den Druckmittel-Zu- und -Abfluß an zwei oder
mehr Arbeitszylindern einer hydraulischen Presse zur selbsttätigen Parallelführung
des beweglichen Preßbalkens unter Verwendung einer Steuerwelle regeln, die am beweglichen
Preßbalken parallel zu demselben gelagert ist und über ein Zwischengetriebe auf
die Kolbenschieber wirkt.
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Es ist bekannt, in solchen Steuerungen als Zwischengetriebe Zahnstangengetriebe
in der Anordnung zu verwenden, daß auf der langen Steuerwelle an ihren beiden Enden
Zahnräder sitzen, die in längsbewegliche Zahnstangen von begrenzter Länge eingreifen,
die ihrerseits mit den Kolbenschieberstangen der den Druckmittel-Zu- und -Abfluß
an den Arbeitszylindern der Presse regelnden Schieberventile fest verbunden sind.
Falls der bewegliche Preßbalken z. B. beim Zufahren der Presse infolge unsymmetrischer
Gegenkraft des Preßgutes oder aus anderen Gründen in eine unerwünschte und die Presse
eventuell sogar gefährdende schräge Stellung kommt, werden über die an der Steuerwelle
befestigten Zahnräder die Zahnstangen gegenläufig verstellt; sie sollen dadurch
die Steuerung dahin beeinflussen, daß dem voreilenden Arbeitskolben weniger und
dem nacheilenden Arbeitskolben mehr Druckmittel zugeführt und auf diese Weise der
bewegliche Preßbalken in eine zum festen Preßbalken oder Preßtisch parallele Stellung
zurückgeführt wird. Bei dieser Anordnung wird somit eine Schräglage des Preßbalkens
über die Steuerwelle und die Zahnstangengetriebe in eine geradlinige Bewegung derKolbenschieberstangenumgewandelt.
Für Umwandlungen von Rotations- in Translationsbewegungen oder umgekehrt sind besonders
in Fällen, bei denen wie hier größere Verstellkräfte als z. B. bei Meßinstrumenten
übertragen werden müssen, Zahnstangengetriebe das meist verwendete und daher sozusagen
hierfür klassische Organ.
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Ein empfindlicher Nachteil aller verzahnten Getriebe, der sich bei
reversierenden Bewegungen besonders bemerkbar macht, ist das Zahnflankenspiel, das
sich durch noch so sorgfältige Bearbeitung der Zahnflanken bei der Herstellung der
Getriebe, z. B. sogar durch Schleifen oder Läppen nach Tuschierung, nicht ganz beseitigen
läßt. Es sind zwar Maßnahmen bekannt, mit denen das Zahnflankenspiel bei der Benutzung
der Getriebe vermindert werden soll. Zu diesen Maßnahmen gehört die Längsteilung
der Zahnstangen und Verstellung der beiden Stangenhälften gegeneinander. Hiermit
läßt sich jedoch die Aufgabe der Erfindung nicht befriedigend lösen. Es kommt nämlich
bei der Bewegung der Kolbenschieber in hydraulischen Steuerventilen zum Zweck der
ganz genauen Gerad- oder Parallelführung des beweglichen Preßbalkens auf Bruchteile
von Millimetern an. Jede und auch schon die geringste Abnutzung oder Unebenheit
der Zahnflanken macht sich störend bemerkbar, sobald die theoretische Zahnflankenform
nicht mehr oder vielleicht sogar von vornherein nicht gewahrt ist. Dann ist es nötig,
die Zahnstangen immer wieder nachzustellen, wie dies auch bei ungeteilten Zahnstangen
schon mit Exzentern geschieht. Die infolge der unvermeidlichen Abnutzung notwendige
Nachstellung wird aber erst dann vorgenommen, wenn die Presse schon ungenau arbeitet;
sie kann also nicht vorsorglich vorgenommen werden. Ferner wird bei zunehmender
Verstellung der theoretisch richtige Zahnflankeneingrif zwischen Ritzel und Stange
immer mehr verschlechtert und dadurch die Abnutzung noch vermehrt. Dies gilt sowohl
für geteilte als auch für ungeteilte Zahnstangen und wird durch eine vorübergehende
Beseitigung des Flankenspiels nur verdeckt.
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Die aufgezeigten Mängel sind auch bei allen anderen Getrieben vorhanden,
bei denen den Zähnen entsprechende einzelne Glieder getrennt nacheinander zum Eingriff
kommen. In ähnlicher Weise wirkt sich der Schlupf aus, mit dem alle Getriebe mit
ununterbrochenem Angriff der übertragungselemente mehr oder weniger stark behaftet
sind, z. B. Reibrad-
Betriebe, Seil- oder Keilriementriebe od. dgl.
Bei ihnen macht sich bei der übertragung reversierender Bewegungen der Schlupf,
der sich mit der in Ruhe und Bewegung unterschiedlichen und sich außerdem mit den
physikalischen Bedingungen ändernden Reibung mitändert und bekanntlich nicht exakt
beherrschen läßt, besonders störend bemerkbar. Außerdem ist bei allen mit Reibung
arbeitenden Trieben der unvermeidliche Reibungsverlust nachteilig. Auch Seilsteuerungen,
bei denen z. B. Stahldrähte über kleine Seilrollen laufen und mittels starker Federn
gespannt gehalten werden, eignen sich nicht zur Lösung der Aufgabe der Erfindung,
weil einerseits die Rollen der Abnutzung durch die Stahldrähte unterliegen und andererseits
die Federn die Feinfühligkeit der Steuerung verringern, die auch noch durch die
temperaturabhängige, unbestimmte Spannung in den langen Stahldrähten beeinträchtigt
wird.
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Die Erfindung besteht demgegenüber darin, daß als Zwischengetriebe
bei der eingangs beschriebenen Kolbenschiebersteuerung, um deren Verbesserung es
sich ausschließlich handelt, an Stelle von Zahnstangen- oder anderen Getrieben nunmehr
an sich bekannte Rollbandgetriebe angewendet werden.
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Im Prinzip sind Rollbandgetriebe bekanntlich in der Weise gebaut,
daß eine von mehreren zwar biegsamen strangförmigen Zuggliedern gegenläufig umschlungene,
starre Rolle auf einem anderen starren Glied abrollt, auf dessen Rollbahn die biegsamen
strangförmigen Zugglieder mit ihren jeweils an der Umschlingung unbeteiligten Längen
aufliegen und mit ihrem einen Ende festgespannt sind, während die anderen Enden
an der Rolle befestigt sind. Dabei kann die starre Rolle sich je nach der Länge
der Rollbahn des anderen starren Gliedes, auf dem sie abrollt, in jeder Richtung
beliebig weit drehen und auch mehrmals zwischen den Reversierpunkten umlaufen. Die
Rollbahn kann die Oberfläche einer geradlinigen oder gegenüber der umlaufenden Rolle
konvexen hin- und hergehenden Stange oder auch die Außenumfangfläche einer anderen
drehbaren Rolle von vorzugsweise größerem Durchmesser sein. Die strangförmigen Zugglieder
bestehen vorzugsweise aus einzelnen Bändern oder mehreren Drähten aus Federstahl,
können aber auch aus Stahldrahtseilen oder Litzen bestehen. Statt Federdraht kommen
auch andere zugfeste Stoffe in Frage, z. B. Kunststoffe von mit Stahl vergleichbarer
Zugfestigkeit, wie Polyvinylchlorid, Tetrafluoräthylen usw. Wesentlich ist, daß
die Zugfestigkeit der auf der Rollbahn aufgespannten Stränge in jeder Unischlingungsrichtung
so groß ist, daß sie sich auch bei der maximal geforderten übertragung von Verstellkräften
nicht merklich auslängen können.
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Im Rahmen der Erfindung erfolgt die Anwendung der Rollbandgetriebe
als Zwischenglieder in der Weise, daß die drehbaren starren Rollen fest auf der
Steuerwelle sitzen und die biegsamen und strangförmigen Zugglieder, vorzugsweise
Stahlbänder, einerseits gegenläufig zueinander ein- oder mehrmals um die Rollen
herumgeschlungen und auf ihnen je mit ihren einen Enden befestigt sind und andererseits
auf den an den Kolbenschieberstangen befestigten oder von ihnen selbst gebildeten,
geraden Rollbahnen aufgespannt und auf ihnen je mit ihren anderen Enden befestigt
sind.
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Mit dieser erfindungsgemäß ausgebildeten Steuerung läßt sich ohne
merklichen Verlust an Steuerkräften eine spiel- und schlupffreie, auf Bruchteile
von Miliimetern genaue Steuerbewegung der Kolbenschieber der Druckmittelventile
erzielen. Die besonderen Vorzüge der Rollbandgetriebe wirken sich aus, ohne daß
auf. den Vorteil der bisher angewendeten Steuerung mit Zahnstangengetrieben verzichtet
werden muß; wie bei diesen die Zahnräder, so laufen die nun an ihrer Stelle auf
der nur dem Ausgleich dienenden Steuerwelle sitzenden Rollen leer mit, solange der
bewegliche Preßbalken gerade oder parallel geführt ist, und verstellen erst bei
beginnender Schrägstellung die Rollbahnen und damit die Kolbenstangen und Kolbenschieber
in entgegengesetzter Richtung.
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In. der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt,
und zwar zeigt Fig. 1 eine Seitenansicht und Fig. 2 eine Aufsicht auf ein Rollbandgetriebe.
Über einer geraden Vierkantstange 1 aus Stahl sitzt eine ebenfalls aus Stahl bestehende
Rolle 2, die ihrerseits auf einer drehbaren Welle 3, deren Lager nicht dargestellt
sind, befestigt ist. Am linken Ende der Stange 1 sind die Enden von zwei Stahlbändern
4' und 4" mittels einer Klammer 5 und Schraube 6 starr befestigt. Diese beiden Bänder
laufen auf der Stange 1 parallel aufliegend bis zur Rolle 2 und dann, sie umschlingend,
bis zu einem radialen Schlitz 7 in der Rolle, in dem ihre anderen Enden mittels
eines Stiftes 8 festgekeilt sind. Zwischen ihren Enden ist das Ende eines weiteren
Stahlbandes 9 von etwa der doppelten Breite eines der Bänder 4 mit festgekeilt,
und dieses Band 9 ist dann in entgegengesetzer Richtung (anders ausgedrückt: an
ihrer Stelle weiterlaufend) um die Rolle 2 herumgeschlungen, verläßt sie an der
Stelle, an der sie gerade auf der Stange 1 aufsitzt und läuft dann, auf der Stange
1 aufliegend, bis zu derem rechten Ende. Dort ist das Stahlband 9 mittels
eines im Stangenende drehbaren, aber gegen Rückdrehung gesicherten Bolzens 10 festgespannt.
Die Befestigung des Stahlbandes in oder an dem Bolzen kann z. B. mit einem Schlitz,
in den das Stahlband mit seinem freien Ende gesteckt und über dem es dann mindestens
einmal herumgeschlungen wird, oder mittels eines Exzenters oder auf andere zugsichere
Weise bewirkt werden. Damit das Stahlband gut gespannt werden kann, ist das rechte
Ende der Stange 1, wie dargestellt, etwas abgerundet. Durch die Anspannung des Stahlbandes
9 werden zugleich auch die Stahlbänder 4' und 4" gespannt und fest um die Rolle
und auf die Stange gedrückt.
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Wenn die Welle 3 und mit ihr die Rolle 2 aus der gerade gezeigten
Stellung nach rechts gedreht wird, rollt sich das Stahlband 9 auf der Rolle 2 weiter
auf und zieht dabei die Stange 1 nach links. Diese Bewegung kann sich so lange fortsetzen,
bis der Schlitz 7 unmittelbar über der Stange 1 zu sitzen kommt. Aus dieser
rechten Endstellung muß dann die Bewegung umgekehrt werden und bis in die linke
Endstellung verlaufen, in der der Schlitz 7 nach einer vollen Umdrehung der Rolle
2 wieder über der Stange 1 sitzt. Zwischen diesen beiden Endstellungen läuft also
die Stange 1 in geradliniger Bewegung hin und her. In der Regel wird man nur eine
etwas kürzere Bewegung zwischen den Endstellungen durchführen.
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In der Zeichnung ist keine Führung für die Stange dargestellt, weil
sie sich aus dem jeweils vorliegenden Aufbau der mit der Vorrichtung gemäß der Erfindung
auszurüstenden Maschine ergibt. Es können z. B. Führungsbacken oder Rollen seitlich
oder unter der
Stange angebracht werden. Infolge der Anordnung des
Stahlbandes 9 als Zugorgan für die eine Richtung zwischen den beiden Stahlbändern
4 als Zugorganen für die andere Richtung treten keine seitlichen Schubkräfte auf.
Es ist nicht wie bei Zugstangenantrieben zur Sicherung des richtigen Zahneingriffs
nötig, die Stange 1 an die Rolle 2 durch eine Gegendruckrolle anzudrücken, sondern
es genügt, wie schon gesagt, eine beliebige Führung für die Stange 1, weil die Rolle
2 sie durch die Umschlingung der Stahlbänder selbst an sich heranzieht.
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Die Rolle 2 braucht nicht, kann aber auf ihrer Außenumfangsfläche
mit niedrigen Rippen versehen sein, die die Stahlbänder 4 und 9 führen. Diese Maßnahme
empfiehlt sich besonders für den Fall, daß die Stahlbänder mehrmals um die Rolle
2 herumgeschlungen sind, um den Hub der dann entsprechend längeren Stange 1 zu vergrößern.
Dabei können die Umschlingungen bei Bändern übereinanderliegen oder, was besonders
bei Drähten in Frage kommt, bei entsprechender Verbreiterung der Rolle und Stange
auch nebeneinanderliegen. Auch die Stange 1 kann mit Führungsrippen versehen sein.
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Das erläuterte Ausführungsbeispiel der Erfindung soll nicht zu der
Annahme verleiten, daß man auf die Verwendung von drei Bändern oder Drähten angewiesen
ist. Man kann statt dessen nämlich auch mehrere zugfeste, parallele Glieder als
Zugorgane in jeder Richtung anbringen, z. B. an Stelle des inneren Stahlbandes 9
zwei oder drei entsprechend schmalere Bänder oder außen vier und innen drei Bänder.
Schließlich ist es auch möglich, mehrere Organe der einen Richtung mit mehreren
Organen der anderen Richtung, über die Breite der Rolle und Stange betrachtet, miteinander
abwechseln zu lassen. Es empfiehlt sich aber, außen stets zwei Organe der gleichen
Richtung anzubringen.
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Die Vorrichtung gemäß der Erfindung bedarf im Betrieb keiner Wartung,
weil ihre miteinander zusammenwirkenden Glieder nur aufeinander abrollen. Bei Verwendung
von Stahl genügt ein Rostschutz bekannter Art, z. B. durch Bondern oder Verchromen
oder sogar nur durch leichtes Einfetten der Oberflächen. Es empfiehlt sich, die
ganze Vorrichtung in ein Schutzgehäuse einzuschließen, aus dem z. B. nur die Welle
und ein mit der Stange verbundener Maschinenteil herausragen.