DE4233954A1

DE4233954A1 - Pressgeschwindigkeit - regeleinrichtung einer hydraulikpresse

Info

Publication number: DE4233954A1
Application number: DE4233954A
Authority: DE
Inventors: Masahiko Kashiwa; Masanobu Kurumaji
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1991-10-09
Filing date: 1992-10-08
Publication date: 1993-04-29
Also published as: US5336074A; JPH05104300A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Regeleinrichtung für die Preßgeschwindigkeit einer Hydraulikpresse, um eine zu formende Substanzformzupressen.

Bei der Herstellung eines zu formenden Gegenstandes, z. B. eines Armaturenbretts, einer Frontplatte, einer Karosserie tafel od. dgl. eines Automobils, durch Formpressen eines härtbaren Harzes, d. h. einer SMC-Formmasse oder von glas faserverstärkten Kunststoffen) ist eine Hydraulikpresse, wie sie in Fig. 2 gezeigt ist, verwendet worden.

Die Presse 40 umfaßt einen Unterbau, an diesem Unterbau stehend angeordnete Ständer 42, ein an den oberen Teilen der Ständer angebrachtes Querhaupt 43, einen an dem Quer haupt befindlichen Hydraulikzylinder 44, einen am unteren Ende eines Kolbens 45 des Hydraulikzylinders gehaltenen Schlitten, der in auf- und abwärtiger Richtung an den Stän dern 42 geführt wird, eine austauschbar an der oberen Flä che des Unterbaus 41 befestigte ortsfeste Formhälfte 47, eine an der unteren Fläche des Schlittens 46 austauschbar angebrachte bewegbare Formhälfte 48, einen Ölbehälter 50 zur Zufuhr von Arbeitsöl zum Hydraulikzylinder 44 durch ein Öl-Füllventil 49 und einen Hydraulikkreis 51 zur Rege lung der Zufuhr eines Drucköls.

Der genannte Hydraulikkreis 51 enthält eine Verstellpumpe 54 (Pumpe mit veränderlicher Kapazität), die durch eine Ölleitung 53, in der ein Magnet-Proportional-Durchflußregel ventil 52 liegt, mit dem Hydraulikzylinder 44 verbunden ist, eine Preßgeschwindigkeit-Einstelleinrichtung 55, einen Verstärker 56 und ein zwischen der Pumpe 54 sowie dem Regelventil 52 angeordnetes Entlastungsventil 57.

Der beschriebene Hydraulikkreis 51 dient dazu, den Öffnungs grad des Magnet-Proportional-Durchflußregelventils 52 im Verhältnis zu der durch die Einstelleinrichtung 55 festge setzten Preßgeschwindigkeit zu verändern.

Wie in Fig. 3 gezeigt ist, wird nämlich in dem gesamten Hub des Schlittens 46, d. h. der bewegbaren Form 48, der sich über das Absenken sowie das Anheben des Schlittens erstreckt, die Absenkgeschwindigkeit des Kolbens 45 des Hydraulikzylinders 44 in einer mehrstufigen Weise für die Zeitabschnitte t₁, t₂ und t₃ geregelt, wenn die bewegbare Formhälfte 48 vom oberen Umkehrpunkt abgesenkt und das Schließen der Formhälften beendet wird. Bei dem obigen Vorgang ist herkömmlicherweise eine rückführungslose Steue rung durchgeführt worden, um die Absenkgeschwindigkeit für die Presse bei der Zeitspanne t₃ (Beschickungs- oder Füll zeit), die in Fig. 3 gezeigt ist, durch Ändern des Öffnungs grades des Magnet-Proportional-Durchflußregelventils 52 im Verhältnis zu der oben genannten Einstellgeschwindigkeit zu regeln.

Die oben geschilderte herkömmliche Technik ist jedoch mit dem folgenden Nachteil behaftet: Wenn ein Lastdruck (Harz druck) in einem Pressenabsenkbereich t₃ mit niedriger Ge schwindigkeit (2 mm/s oder weniger) mit Bezug zu der vom Magnet-Proportional-Durchflußregelventil 52 geregelten Öl menge zur Regelung der Preßgeschwindigkeit der bewegbaren Formhälfte 48, d. h. des Kolbens 45, vergrößert wird (offene ner Regelkreis), so wird die Menge des Lecköls auf der Sei te des Hydraulikzylinders (Öl-Füllventil 49, Hilfszylin der, Ölventil u. dgl.) erhöht. Demzufolge wird die wahre Absenkgeschwindigkeit mit Bezug zur Einstellgeschwindigkeit verlangsamt und ferner nicht auf den festgesetzten Druck eines Druckumschaltschalters angehoben, so daß dadurch das Umschalten von der Preßgeschwindigkeitregelung auf die Druckregelung behindert oder blockiert wird.

Die Erfindung wurde mit Blick auf die oben geschilderten Umstände konzipiert, und es ist ihre primäre Aufgabe, eine Druckgeschwindigkeit-Regeleinrichtung zu schaffen, die im stande ist, eine Preß- oder Druckgeschwindigkeit ohne Rück sicht auf die Leckölmenge und die Belastung (Harzdruck) auf einer Preßzylinderseite in einem Preßbereich von nie driger Geschwindigkeit einer bewegbaren Formhälfte zu regeln.

Um diese Aufgabe zu lösen, wird gemäß einer bevorzugten Ausbildung dieser Erfindung eine Hydraulikpresse geschaf fen, die eine ortsfeste Formhälfte, eine bewegbare Form hälfte, welche dicht an die ortsfeste Formhälfte heran und von dieser weg bewegbar ist, einen Hydraulikzylinder zur Bewegung der bewegbaren Formhälfte sowie zum Aufbringen eines Preßdrucks auf diese und einen Hydraulikkreis, der die Zufuhr von Drucköl zu diesem Hydraulikzylinder regelt, einschließt. Hierbei umfaßt erfindungsgemäß der Hydraulik kreis eine mit dem Hydraulikzylinder mittels einer Öllei tung und über ein Magnet-Wegeventil verbundene Pumpe von veränderlicher Leistung, ein in den Verlauf einer Ölleitung, die das Magnet-Wegeventil umgeht, eingesetztes Magnet-Pro portional-Durchflußregelventil, einen Ermittlungsfühler, der die Position oder die Geschwindigkeit der bewegbaren Formhälfte feststellt, eine Geschwindigkeit-Einstelleinrich tung, die die Preßgeschwindigkeit der bewegbaren Formhälfte festsetzt, und eine Regeleinrichtung, die den Ausgangswert des genannten Ermittlungsfühlers mit einem festgesetzten Geschwindigkeitswert vergleicht und daraufhin den Öffnungs grad des Magnet-Proportional-Durchflußregelventils auf den festgesetzten Wert einstellt.

Wenn die bewegbare Formhälfte abgesenkt wird, so wird erfin dungsgemäß das Ausgangssignal vom Lageermittlungsfühler mit dem eingestellten oder festgesetzten Geschwindigkeits signal verglichen, und auf der Grundlage des verglichenen elektrischen Signals wird der Öffnungsgrad des Magnet-Pro portional-Durchflußregelventils (in einem geschlossenen Regelkreis) geregelt.

Wenn die bewegbare Formhälfte den Absenkbereich von niedri ger Geschwindigkeit der Presse nach einem Absenken mit ho her Geschwindigkeit erreicht, wird das Magnet-Wegeventil (Richtungsumschaltventil) geschlossen und die von der Ver stellpumpe abgegebene Ölmenge in der folgenden Weise einge regelt: In dem Fall, da der festgestellte, vom Lageermitt lungsfühler ausgegebene Wert im Vergleich mit dem festge setzten Wert der Geschwindigkeit-Einstelleinrichtung klein ist, wird der Öffnungsgrad des Magnet-Proportional-Durch flußregelventils sofort vergrößert, so daß die dem Hydrau likzylinder zugeführte Ölmenge erhöht wird, um die Absenk geschwindigkeit der bewegbaren Formhälfte zu erhöhen.

Die Erfindung ermöglicht insofern eine zeitgerechte sowie günstige und gleichförmige Regelung der Preßgeschwindigkeit der bewegbaren Formhälfte entsprechend der Ist-Geschwindig keit ohne Rücksicht auf die Leckölmenge auf der Seite des Hydraulikzylinders im Absenkbereich mit niedriger Geschwin digkeit der bewegbaren Formhälfte sowie der Belastung (Harz druck) während der Abwärtsbewegung bei einem Pressen, und sie ermöglicht insofern ein geeignetes Pressen sowie ein ruhiges und stufenloses Umschalten der Regelung der Preßge schwindigkeit auf die Druckregelung.

Der Erfindungsgegenstand wird unter Bezugnahme auf die bei gefügten Zeichnungen anhand einer bevorzugten Ausführungs form erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine teilweise aufgebrochene Frontansicht einer Presse in einer erfindungsgemäßen Ausführungsform;

Fig. 2 eine teilweise aufgebrochene Frontansicht einer her kömmlichen Presse;

Fig. 3 ein Diagramm einer herkömmlichen Presse mit einer Mehrstufenregelung.

Die Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Hydraulikpresse für eine SMC-Formmasse. Die Presse enthält ein an einem Funda ment gelagertes Bett 1, an den vier Ecken des Betts errich tete Ständer 2 und ein Querhaupt 3, das die oberen Enden der Ständer 2 miteinander fest verbindet. Im mittigen Teil des Querhaupts 3 ist ein einfachwirkender Hydraulikzylinder 4 montiert, und das untere ende des Kolbens 5 des Zylinders 4 ragt vom Querhaupt 3 abwärts, um mit einem Schlitten 6 verbunden zu werden.

Der Schlitten 6 wird auf- und abbewegbar durch die Ständer 2 geführt. Auf der rechten und linken Seite des Querhaupts 3 sind doppeltwirkende Hilfszylinder 7 vorgesehen, deren Kolbenstangen 8 mit dem Schlitten 6 verbunden sind.

An den vier Ecken der Presse sind jeweils Ausgleichs- oder Nivellierzylinder 8 vorhanden. Die obere Stirnfläche einer Kolbenstange 10 eines jeden Nivellierzylinders 9 stößt trennfähig gegen die untere Fläche des Schlittens 6 an.

An der unteren Fläche des Schlittens 6 ist abbaubar eine bewegliche Formhälfte 11 gehalten, und eine feste Formhälf te 12 ist an der oberen Fläche des Betts 1 in Übereinstim mung mit der bewegbaren Formhälfte 11 demontierbar ange bracht. Wenn beide Formhälften 11 und 12 geschlossen sind, wird zwischen deren zusammengepaßten Teilen ein Formhohl raum 13 gebildet. Die ortsfeste Formhälfte 12 nimmt einen Druckfühler 14 auf, der einen Druck im Formhohlraum 13 er faßt.

Am oberen Teil der Kolbenstange 10 eines jeden Nivellier- Zylinders 9 ist über einen Tragarm 15 ein Lageermittlungs fühler 16 montiert, der die Lage der bewegbaren Formhälfte 11 feststellt. Der Lageermittlungsfühler 16 erfaßt die Lage und die Bewegungsgeschwindigkeit (Preßgeschwindigkeit) der bewegbaren Formhälfte 11 während einer Zeitspanne, bis der Schlitten 6 von der oberen Stirnfläche der Kolbenstangen 10, unmittelbar nachdem der Schlitten daran anstößt, ge trennt wird.

Auf dem Querhaupt 3 ist ein Ölbehälter 17 angebracht, der mit dem Hydraulikzylinder 4 durch ein Öl-Füllventil 18 ver bunden ist. Der Hydraulikzylinder 4 hat über die Verstellpumpe 20 und eine Ölleitung 21, in der ein Magnet-Wegeven til 19 liegt, mit den Hilfszylindern 7 Verbindung. Zusätz lich sind die Nivellierzylinder 9 durch eine Ölleitung 22 mit einer hydraulischen Nivelliereinheit 23 verbunden.

Mit der Ölleitung 21 ist eine Umgehungsleitung 24 verbunden, die das Magnet-Wegeventil 19 umgeht und in der ein Magnet- Proportional-Durchflußregelventil 25 liegt. Zwischen die Druckseite der Verstellpumpe 20 und das Magnet-Wegeventil 19 ist der Anschluß für ein Entlastungsventil 26 geschaltet.

Ein Meßwertaufnehmer 27, der den Ausgang des Lageermitt lungsfühlers 16 empfängt, ein D/A-Wandler 28, ein Trennglied oder Isolator 29, ein Umformer 30 und ein Vergleicher 31 sind elektrisch untereinander verbunden. Der Vergleicher 31 ist an ein Eingabefeld zur Einstellung der Preßgeschwin digkeit, d. h. an eine Geschwindigkeit-Einstelleinrichtung 32, angeschlossen. Im Vergleicher 31 wird der diesem zuge führte, vom Lageermittlungsfühler 16 gemessene Wert mit dem festgesetzten Geschwindigkeitswert verglichen. Das Er gebnis wird vom Vergleicher 31 dem Magnet-Proportional-Durch flußregelventil als ein Ergebnis durch einen PID-Regler 33 und einen Hilfsverstärker 34 eingegeben. Auf die se Weise wird der Öffnungsgrad des Durchflußregelventils 25 (in einem geschlossenen Regelkreis) geregelt. Zusätz lich wird die Betätigung dieses Durchflußregelventils 25 zum Hilfsverstärker 34 rückgekoppelt.

In Fig. 1 ist ein Ausgangszustand gezeigt, wobei der Schlit ten 6 im oberen Umkehr- oder Totpunkt liegt. In diesem Zu stand wird eine SMC-Formmasse in den Formhohlraum 13 der unteren ortsfesten Formhälfte 12 eingegeben. Anschließend wird der Schlitten rasch abgesenkt, und ein Arbeitsöl wird von der Verstellpumpe 20 dem Hydraulikzylinder 4 sowie den Hilfszylindern 7 durch das Magnet-Wegeventil 19 zugeführt. Hierbei wird das Öl, das sich auf der Kolbenstangenseite der Hilfszylinder 7 befindet, in den Ölbehälter 35 zurück geführt.

Wenn sich der Schlitten den oberen Enden der Kolbenstangen 10 der Nivellierzylinder 9 nähert, wird die Absenkgeschwin digkeit des Schlittens 6 verlangsamt. Bei einem Anstoßen der oberen Enden der Kolbenstangen 10 an der unteren Fläche des Schlittens 6 wird dann die Lageermittlung des Schlit tens 6, d. h. der bewegbaren Formhälfte 11, durch den Füh ler 16 begonnen. Im Preßbereich mit niedriger Geschwindig keit wird das Magnet-Wegeventil 19 geschlossen, so daß das von der Verstellpumpe 20 ausgeförderte Drucköl von der Ölleitung 21 in die Umgehungsleitung 24 und damit zum Magnet- Proportional-Durchflußregelventil 25 geführt wird, das in seinem Öffnungsgrad so geregelt wird, daß der Schlitten 6 mit der festgesetzten, von der Geschwindigkeit-Einstell einrichtung 32 eingegebenen Geschwindigkeit abgesenkt wird.

Der Vergleicher 31 vergleicht dann die Lage und die Ge schwindigkeit des Schlittens 6, d. h. der bewegbaren Form hälfte 11, die vom Lageermittlungsfühler 16 erfaßt werden, mit der an der Einstelleinrichtung 32 bestimmten und einge gebenen Geschwindigkeit. Wenn der Ausgangswert der Ist-Geschwindigkeit niedriger ist als der eingestellte oder festgesetzte Wert, wird der Öffnungsgrad des Magnet-Propor tional-Durchflußregelventils 25 sofort vergrößert, so daß die den Zylindern 4 und 7 zugeführte Ölmenge erhöht wird, wodurch die abwärts gerichtete Preßgeschwindigkeit auf die eingestellte Geschwindigkeit eingeregelt wird.

Wenn das Schließen oder Klemmen zwischen der Dewegbaren sowie der ortsfesten Formhälfte 11 bzw. 12 beendet und die SMC-Formmasse in den Hohlraum 13 eingefüllt sowie mit dem spezifizierten Druck gepreßt ist, wird die Kompression durch Änderung der Geschwindigkeitsregelung zur Druckregelung ausgeführt, während die Drücke in den Formhälften 11 und 12 jeweils auf den spezifizierten Werten gehalten werden.

Nach Abschluß der Kompression wird nach Ablauf eines Druck entlastungsprozesses der Schlitten 6 geringfügig angehoben, worauf das Beschichten oder die Oberflächenausbildung im Formwerkzeug ausgeführt wird. Anschließend wird den Hilfs zylindern 7 auf der Kolbenstangenseite Öl zugeführt, um einen freien oder offenen Zustand zu erlangen, wobei das Öl im Hydraulikzylinder 4 durch das Öl-Füllventil 18 in den Ölbehälter 17 zum Abfließen gelangt. Nach Abschluß des Kompressionsvorgangs einschließlich des Beschichtens im Formwerkzeug wird der Schlitten 6 durch die Hilfszylinder 7 zum oberen Umkehrpunkt hochgefahren.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschrie bene Ausführungsform begrenzt. Beispielsweise kann der Lage ermittlungsfühler einen drehenden oder linearen Verschlüß ler zur Ermittlung des gesamten Hubes der bewegbaren Form hälfte anstelle des Nivellierzylinders enthalten, und fer ner kann ein Fühler vorgesehen sein, der anstelle der Lage ermittlung die Preßgeschwindigkeit unmittelbar feststellt.

Wie beschrieben wurde, ist es gemäß der Erfindung möglich, die Preßgeschwindigkeit der bewegbaren Formhälfte zeitge recht sowie gleichförmig in Übereinstimmung mit der Ist-Geschwindigkeit ungeachtet der Leckölmenge auf der Seite des Hydraulikzylinders im Absenkbereich der bewegbaren Formhälfte mit niedriger Geschwindigkeit und die Belastung (Harzdruck) während der abwärts gerichteten Preßbewegung zu regeln, um das Pressen in geeigneter Weise durchzufüh ren und die Regelung der Preßgeschwindigkeit auf die Druck regelung glatt umzuschalten, wodurch die Festigkeit und die Maßgenauigkeit die für Formstücke gefordert werden, zu gewährleisten sind.

Wie gesagt wurde, ist es mit der erfindungsgemäßen Konstruk tion möglich, die Preßgeschwindigkeit in einem Preßbereich der bewegbaren Formhälfte von niedriger Geschwindigkeit ohne Rücksicht auf die Leckölmenge und die Belastung auf der Seite des Preßzylinders störungsfrei und stufenlos zu regeln.

Claims

Hydraulikpresse, die eine ortsfeste Formhälfte (12), eine bewegbare Formhälfte (11), welche dicht an die ortsfeste Formhälfte heran und von dieser weg bewegbar ist, einen Hydraulikzylinder (4) zur Bewegung der bewegbaren Form hälfte sowie zum Aufbringen eines Preßdrucks auf diese und einen Hydraulikkreis, der die Zufuhr von Drucköl zu diesem Hydraulikzylinder (4) regelt, einschließt, dadurch gekennzeichnet, daß der Hydraulikkreis umfaßt:
- - eine mit dem Hydraulikzylinder (4) mittels einer Ölleitung (21) und über ein Magnet-Wegeventil (19) verbundene Pumpe (20) von veränderlicher Leistung,
- - ein in den Verlauf einer Ölleitung (24), die das Magnet-Wegeventil (19) umgeht, eingesetztes Magnet-Proportional- Durchflußregelventil (25),
- - einen Ermittlungsfühler (16), der die Position oder Ge schwindigkeit der bewegbaren Formhälfte (11) feststellt,
- - eine Geschwindigkeit-Einstelleinrichtung (32), die die Preßgeschwindigkeit der bewegbaren Formhälfte (11) fest setzt, und
- - eine Regeleinrichtung (27, 28, 29, 30, 31), die den Ausgangswert des Ermittlungsfühlers (16) mit einem fest gesetzten Geschwindigkeitswert vergleicht und daraufhin den Öffnungsgrad des Magnet-Proportional-Durchflußregel ventils (25) auf den festgesetzten Wert einstellt.