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EP1275854A1 - Verfahren und hydraulische Schaltungsanordnung zum Überlastschutzbetrieb einer mittels einer Kupplungs-Bremskombination angetriebenen mechanischen Presse - Google Patents

Verfahren und hydraulische Schaltungsanordnung zum Überlastschutzbetrieb einer mittels einer Kupplungs-Bremskombination angetriebenen mechanischen Presse Download PDF

Info

Publication number
EP1275854A1
EP1275854A1 EP02015257A EP02015257A EP1275854A1 EP 1275854 A1 EP1275854 A1 EP 1275854A1 EP 02015257 A EP02015257 A EP 02015257A EP 02015257 A EP02015257 A EP 02015257A EP 1275854 A1 EP1275854 A1 EP 1275854A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
clutch
pressure
connection
working
press
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP02015257A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Lothar GRÖTZINGER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Herion Systemtechnik GmbH
Original Assignee
Herion Systemtechnik GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Herion Systemtechnik GmbH filed Critical Herion Systemtechnik GmbH
Publication of EP1275854A1 publication Critical patent/EP1275854A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B20/00—Safety arrangements for fluid actuator systems; Applications of safety devices in fluid actuator systems; Emergency measures for fluid actuator systems
    • F15B20/008—Valve failure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B15/00—Details of, or accessories for, presses; Auxiliary measures in connection with pressing
    • B30B15/12—Clutches specially adapted for presses
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B15/00—Details of, or accessories for, presses; Auxiliary measures in connection with pressing
    • B30B15/14—Control arrangements for mechanically-driven presses
    • B30B15/142—Control arrangements for mechanically-driven presses controlling the brake or the clutch

Definitions

  • the invention relates to a method and a hydraulic circuit arrangement for operating a clutch-driven mechanical consumer, in particular a mechanical press, according to the General terms of the respective independent claims.
  • Such one Press safety valve is, for example, from DE 38 17 123 A1 became known. This is done by two Electromagnetically actuated pilot valves controlled and points two in opposite directions movable valve body with control piston. through The control piston is the connection between one Pump connection, two working connections and two Controlled tank connections.
  • a generic safety valve arrangement goes also from the previously published PCT application WO 01/12997 to which in the present Connection is fully referred to.
  • This Valve arrangement has a safety valve unit and a damping valve unit. These two units are connected to a pressure connection with a Hydraulic pump, with a tank connection Hydraulic fluid tank as well as with a work connection a mechanical consumer, in the present Example one for operating a mechanical press provided clutch and / or brake piston, hydraulically or pressure-conducting connected.
  • the Safety valve unit has in particular a first one 2/2-way valve designed as a poppet valve, in which one reaches into a valve chamber Piston with one on the inside of the valve body trained ring surface forms a valve seat. This valve seat connects or disconnects one from the Pressure connection outgoing pressure line with one of the Work connection outgoing work management.
  • two are also seat valve construction trained 2/2-way valves provided, in which an inner ring surface, for example Pistons form a valve seat, and that in the de-energized Operating state are open by means of spring preloads. Therefore the last mentioned 2/2-way valves are located especially in the event of a power failure in the safe "open” position, in which the Work line is relieved. Even with these valves the pistons are hydraulic via control chambers (active) moved.
  • the invention is therefore based on the object Method and a hydraulic circuit arrangement of the to further develop the type mentioned at the beginning, that the most effective overload protection possible is provided as described above.
  • the invention lies in the method of the idea based on a possible overload case To prevent pressure drop in the clutch.
  • the Lowering pressure in particular causes one Reduction of the resulting on the coupling the press acting torque and prevented thus effective the overload case mentioned.
  • the task provided the hydraulic Pressure of a hydraulically actuated affected here Coupling in the nominal load range of the press using a suitable valve technology.
  • the pressure reduction preferably takes place in time, distance or angle steps, for example via the setting angle of the press control, and is in a preferred embodiment of the hydraulic circuit arrangement according to the invention realized by means of a continuous valve technology. Because one pressure drop described above by means of a nozzle because of the lack of compressibility of the hydraulic fluids (e.g. oil) not possible.
  • the hydraulic circuit arrangement according to the invention in a preferred embodiment Proportional pressure relief valve, which in a bypass of a pressure or work line, namely in the area between a press safety valve and a clutch is arranged.
  • Proportional pressure relief valve can be in hydraulic pressure prevailing in the clutch adjust or change.
  • a directional valve for opening and closing a 2/2-way valve arranged.
  • a directional valve for the pressure supply of a Clutch control circuit provided.
  • Circuit arrangement can reduce the pressure, which in an embodiment from the to the mechanical Consumers (e.g. the press) in its The nominal load range exerted torque is calculated, done with high precision.
  • the Pressure reduction already with the commissioning of the mechanical consumer, especially the press be optimized.
  • the pressure drop in the aforementioned control of the circuit arrangement by suitable parameterization to different Working speeds of the mechanical consumer, especially the press, to be adjusted in every operating phase of the mechanical consumer (e.g. the press) to provide optimal overload protection guarantee.
  • a preferred slip monitoring consists of a Sensor system comprising a sensor for detecting the am mechanical consumer prevailing hydraulic Pressure and / or a sensor) for detecting the Speed of a mechanical consumer drive and a sensor for detecting the speed of a Mechanical consumer output.
  • those of Sensor-acquired data from a programmable logic controller Control supplied from the difference of recorded speeds for the drive and the output the clutch and / or the detected hydraulic pressure on the coupling the temperature of the coupling in Nominal load range of the mechanical consumer (e.g. the Press) determined.
  • the temperature of the coupling by measurement one or more different operating parameters the circuit arrangement and / or the mechanical Consumer determined and with a maximum allowable Temperature compared. If the named Overload due to slip several times occurs in a row, this leads to the Friction losses lead to an increase in temperature in the Clutch. We the maximum allowable temperature the consumer stops causes. A new operating cycle for the consumer will only be released when the clutch has cooled down.
  • the invention results in a very effective mechanical overload protection for one hydraulically operated, mechanical consumers, especially a mechanical press, whereby at the same time also a predominantly thermal one Destruction of the mechanical press Clutch is effectively prevented.
  • a clutch 17 Clutch-brake combination (KB) of a (not shown) Press is from a press safety valve (PSV), a cascade connection (KS) or ramp connection (RS) and a separately arranged slip monitoring (SÜ) educated.
  • PSV press safety valve
  • KS cascade connection
  • RS ramp connection
  • SÜ slip monitoring
  • the circuit arrangement comprises as solenoid valves trained directional valves (WV) 4.1, 4.2, 11.1 and 11.2.
  • WV trained directional valves
  • the magnetic Drive coils Y1, Y2, Y3 and Y4 of directional valves 4.1, 4.2, 11.1 and 11.2 de-energized, bringing them into the Switch the cross position so that the 2/2-way valves 2.1 and 2.2 close and the 2/2-way valve 3 is delayed opens (see also the upper part of Fig. 2).
  • the circuit arrangement shown in FIG. 1 has also a proportional pressure relief valve (DBV) 10 on which in a bypass line 29 between a Pressure or working line 27, 27 ', in the area between the press safety valve (PSV) and the Coupling 17 is arranged.
  • DBV proportional pressure relief valve
  • PSV press safety valve
  • Proportional pressure relief valve (DBV) 10 via one
  • the setpoint is set to the nominal pressure.
  • the pressure builds now over the 2/2-way valve 3 to the clutch 17 on.
  • the 2/2-way valve 3 is via the directional valve 11.1 and one in the Circuit arrangement further provided nozzle 14 closed with a delay. From that point onwards the pressure supply of the clutch 17 via the directional valve 11.2, as well as one in the circuit arrangement arranged check valve 12 and the nozzle 13.
  • the on or in the Hydraulic pressure prevailing over the clutch Proportional pressure relief valve (DBV) 10 in time, Path or angle steps lowered.
  • the pressure drop is preferably carried out by ramp-shaped or cascade or staircase-shaped Setpoint changes using a temporal (parabolic) ramp function 100 or one Cascade or staircase function 102 for controlling the Proportional pressure relief valve (DBV) 10.
  • the resulting clutch pressure is below located.
  • the two control functions 100, 102 there are associated pressure curves 100 ' and 102 '.
  • the proposed one Circuit arrangement additionally one Slip monitoring device.
  • This includes a speed sensor 18.1 and 18.2 for the Speed measurement of drive, e.g. a flywheel, and output, for example a clutch shaft, the clutch 17.
  • a pressure sensor 16 is used Pressure measurement of the hydraulic fluid in the clutch 17 arranged.
  • the PLC 19 issues a warning signal. at The PLC 19 then gives the maximum temperature an alarm signal to the (not shown) Press control, whereupon the press switched off becomes. Now the clutch 17 begins to cool down SPS 19 determines the clutch temperature during the Cooling down. When the initial temperature is reached again then the press can be restarted.

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Abstract

Bei einem Verfahren und einer hydraulischen Schaltungsanordnung zum Betrieb einer kupplungsgetriebenen (17) Presse, wobei wenigstens ein mit einer hydraulischen Druckquelle (20) verbindbarer Druckanschluss (21), wenigstens ein mit der Kupplung (17) verbindbarer Arbeitsanschluss (22), wenigstens ein mit einem ein Hydraulikfluid aufweisenden Tank (23) verbindbarer Tankanschluss (24), sowie mindestens zwei mittels wenigstens eines elektrisch ansteuerbaren Steuerventils (25, 26) betätigbare, in einer zwischen dem Tankanschluss (24) und dem Arbeitsanschluss (22) vorgesehenen Arbeitsleitung (27, 27') angeordnete Arbeitsventile (2.1, 2.2) vorgesehen sind, ist zur Erreichung eines wirksamen Überlastschutzes der Presse vorgesehen, dass die Arbeitsleitung (27, 27') im Bereich des Arbeitsanschlusses (22) und des Tankanschlusses (24) eine den mindestens zwei Arbeitsventilen (2.1, 2.2) vorgeschaltete Bypassleitung (29) aufweist, in der ein Proportional-Druckbegrenzungsventil (10) zur Druckeinstellung angeordnet ist. Mittels der Schaltungsanordnung erfolgt eine hydraulische Druckabsenkung in der Kupplung in Zeit-, Weg- oder Winkelschritten. <IMAGE>

Description

Hintergrund der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine hydraulische Schaltungsanordnung zum Betrieb eines kupplungsgetriebenen mechanischen Verbrauchers, insbesondere einer mechanischen Presse, gemäß den Oberbegriffen der jeweiligen unabhängigen Ansprüche.
Kupplungs-Bremskombinationen der hier betroffenen Art werden häufig zum Betrieb von mechanischen Pressen eingesetzt. Dabei dienen hydraulische Sicherheitsventile zu deren Steuerung. Ein solches Pressensicherheitsventil ist bspw. aus der DE 38 17 123 A1 bekannt geworden. Dieses wird durch zwei elektromagnetisch betätigbare Vorsteuerventile angesteuert und weist zwei gegenläufig zueinander bewegbare Ventilkörper mit Steuerkolben auf. Mittels der Steuerkolben werden die Verbindungen zwischen einem Pumpenanschluß, zwei Arbeitsanschlüssen sowie zwei Tankanschlüssen gesteuert.
Weiterhin ist in der DE 196 20 468 A1 ein ähnliches Sicherheitsventil beschrieben, bei dem in einem Gehäuse zwei parallel angeordnete Arbeitskolben vorgesehen sind, von denen jeder mit einem Ventilteller fest verbunden ist. Beide Arbeitskolben werden mittels Vorsteuerventilen elektromagnetisch angesteuert. Im Gehäuse ist ein Zulauf ausgebildet, der an eine Druckluftquelle angeschlossen ist. Der Zulauf führt zu den Ventiltellern, die mittels Kreuzkanälen über Kreuz miteinander verbunden sind. Über einen Verbraucheranschluß kann ein Verbraucher, z.B. ein Kolbenantrieb einer mechanischen Presse, in der Schaltstellung des Sicherheitsventils mit Druck beaufschlagt werden, werden in einer Nullstellung der Verbraucher über einen Entlüftungsanschluß entlüftet ist. Von den Kreuzkanälen zweigt jeweils ein Kanal zu jedem der Vorsteuerventile ab. Ferner verläuft von jedem Vorsteuerventil ein Kanal zum zugehörigen Arbeitskolben. Zudem ist jedes Vorsteuerventil mit einer Magnetspule versehen, und jede Magnetspule ist über eine Stromzuführleitung an eine Stromquelle angeschlossen, die Teil einer Maschinensteuerung ist.
Ein gattungsgemäßes Sicherheitsventilanordnung geht ferner aus der vorveröffentlichten PCT-Anmeldung WO 01/12997 hervor, auf die in dem vorliegenden Zusammenhang vollumfänglich Bezug genommen wird. Diese Ventilanordnung weist eine Sicherheitsventileinheit und eine Dämpfungsventileinheit auf. Diese beiden Einheiten sind über einen Druckanschluss mit einer Hydraulikpumpe, über einen Tankanschluß mit einem Hydraulikfluidtank sowie über einen Arbeitsanschluß mit einem mechanischen Verbraucher, in dem vorliegenden Beispiel einen zum Betrieb einer mechanischen Presse vorgesehener Kupplungs- und/oder Bremskolben, hydraulisch bzw. druckleitend verbunden. Die Sicherheitsventileinheit weist insbesondere ein erstes in Sitzventilbauweise ausgebildetes 2/2-Wegeventil auf, bei dem ein in eine Ventilkammer hineinreichender Kolben mit einer an der Innenseite des Ventilgehäuses ausgebildeten Ringfläche einen Ventilsitz bildet. Dieser Ventilsitz verbindet oder trennt eine von dem Druckanschluß ausgehende Druckleitung mit einer von dem Arbeitsanschluß ausgehenden Arbeitsleitung.
Ferner sind zwei ebenfalls in Sitzventilbauweise ausgebildete 2/2-Wegeventile vorgesehen, bei denen an einer inneren Ringfläche etwa zum Anliegen kommende Kolben einen Ventilsitz bilden, und die im stromlosen Betriebszustand mittels Federvorspannungen offen sind. Daher befinden sich die zuletzt genannten 2/2-Wegeventile insbesondere im Falle eines Energieausfalls in der sicheren "Offen"-Stellung, in der die Arbeitsleitung entlastet ist. Auch bei diesen Ventilen werden die Kolben hydraulisch über Steuerkammern (aktiv) bewegt.
Im Betrieb der eingangs genannten mechanischen Pressen kann es aufgrund einer Wärmeentwicklung an der Kupplung zu einer thermischen Überlastung kommen. Eine solche Wärmeentwicklung kann durch Schlupfbewegungen, vorliegend insbesondere durch einen Kupplungsschlupf, hervorgerufen werden. Mehrmals aufeinanderfolgende kurzzeitige Überlastungen der genannten Art können sogar zur Zerstörung der Kupplung führen, womit auch die Presse nicht mehr funktionsfähig ist.
Des Weiteren existieren mechanische Pressen, bei denen pneumatisch betätigte Kupplungen eingesetzt werden. Der Überlastschutz dieser Pressen erfolgt dabei mittels der genannten pneumatisch betätigten Kupplungen. Im Nennlastbereich der Presse lässt sich bei diesen Pressen der Kupplungsdruck (Luftdruck) über eine Düse absenken und somit die Presse vor einer Überlastung schützen. Die dabei ermöglichte Druckabsenkung ergibt sich aus dem Düsenquerschnitt. Ein geeigneter Düsenquerschnitt kann anhand von Vorversuchen empirisch ermittelt werden. Allerdings sind eine weitergehende Optimierung und Druckanpassung dort nicht mehr möglich.
Zusammenfassung der Erfindung
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine hydraulische Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art dahingehend weiterzuentwickeln, dass ein möglichst wirksamer Überlastschutz der vorbeschriebenen Art bereitgestellt wird.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.
Der Erfindung liegt bei dem Verfahren der Gedanke zugrunde, einen möglichen Überlastfall durch Druckabsenkung in der Kupplung zu verhindern. Die Druckabsenkung bewirkt dabei insbesondere eine Herabsetzung des an der Kupplung resultierenden, auf die Presse einwirkenden Drehmomentes und verhindert somit wirksam den genannten Überlastfall.
Aufgrund der Druckabsenkung in der Kupplung kann es allerdings zu einem Kupplungsschlupf (Rutschen) kommen, der aufgrund der entstehenden Reibungswärme zu einer thermischen Überlastung der Kupplung führen kann. Daher wird das Schlupfverhalten der Kupplung in einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung mittels einer Schlupfüberwachung überwacht. Im Falle einer solchen übermäßigen Wärmeentwicklung in der Kupplung werden dann geeignete Schritte, bspw. ein Notstop des mechanischen Verbrauchers, durchgeführt.
Bei der ebenfalls vorgeschlagenenen hydraulischen Schaltungsanordnung ist zur Lösung der genannten Aufgabe insbesondere vorgesehen, den hydraulischen Druck einer hier betroffenen hydraulisch betätigten Kupplung im Nennlastbereich der Presse mittels einer geeigneten Ventiltechnik abzusenken. Die Druckminderung erfolgt bevorzugt in Zeit-, Weg- oder Winkelschritten, bspw. über den Stellwinkel der Pressensteuerung, und wird in einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen hydraulischen Schaltungsanordnung mittels einer Stetigventiltechnik realisiert. Denn eine vorbeschriebene Druckabsenkung mittels einer Düse ist wegen der vorliegend fehlenden Kompressibilität des hydraulischen Fluids (bspw. Öl) nicht möglich.
Die erfindungsgemäße hydraulische Schaltungsanordnung weist in einer bevorzugten Ausführungsform ein Proportional-Druckbegrenzungsventil auf, welches in einem Bypass einer Druck- bzw. Arbeitsleitung, und zwar im Bereich zwischen einem Pressensicherheitsventil und einer Kupplung, angeordnet ist. Mittels des Proportional-Druckbegrenzungsventil lässt sich der in der Kupplung vorherrschende hydraulische Drucks einstellen bzw. verändern.
In einer weiteren Ausführungsform ist ein Wegeventil zum Öffnen und Schließen eines 2/2-Wegeventils angeordnet. In einer weiteren Ausführungsform ist zusätzlich ein Wegeventil zur Druckversorgung eines Kupplungsteuerkreises vorgesehen.
Mittels geeigneter Ansteuerung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung kann die Druckabsenkung, welche in einer Ausführungsform aus dem auf den mechanischen Verbraucher (bspw. die Presse) in dessen Nennlastbereich ausgeübten Drehmoment berechnet wird, mit hoher Präzision erfolgen. Zusätzlich kann die Druckabsenkung bereits mit der Inbetriebnahme des mechanischen Verbrauchers, insbesondere der Presse, optimiert werden.
Des Weiteren kann die Druckabsenkung bei der vorgenannten Ansteuerung der Schaltungsanordnung durch geeignete Parametrierung an verschiedene Arbeitsgeschwindigkeiten des mechanischen Verbrauchers, insbesondere der Presse, angepasst werden, um somit in jeder Betriebsphase des mechanischen Verbrauchers (bspw. der Presse) einen optimalen Überlastschutz zu gewährleisten.
Eine bevorzugte Schlupfüberwachung besteht aus einer Sensorik umfassend einen Sensor zur Erfassung des am mechanischen Verbraucher vorherrschenden hydraulischen Drucks und/oder einen Sensor) zur Erfassung der Drehzahl eines Antriebs des mechanischen Verbrauchers sowie einen Sensor zur Erfassung der Drehzahl eines Abtriebs des mechanischen Verbrauchers.
In einer bevorzugten Ausführungform werden die von der Sensorik erfassten Daten einer speicherprogrammierbaren Steuerung zugeführt, die aus der Differenz der erfassten Drehzahlen für den Antrieb und den Abtrieb der Kupplung und/oder dem erfassten hydraulischen Druck an der Kupplung die Temperatur der Kupplung im Nennlastbereich des mechanischen Verbrauchers (z.B. der Presse) ermittelt.
In einer weiteren Ausführungsform wird alternativ oder zusätzlich die Temperatur der Kupplung durch Messung eines oder mehrerer unterschiedlicher Betriebsparameter der Schaltungsanordnung und/oder des mechanischen Verbrauchers ermittelt und mit einer maximal zulässigen Temperatur verglichen. Den wenn die genannte Überlastung aufgrund eines Schlupfes mehrmals hintereinander auftritt, führt dies aufgrund der Reibungsverluste zu einem Temperaturanstieg in der Kupplung. Wir die maximal zulässige Temperatur überschritten, wird ein Anhalten des Verbrauchers veranlasst. Ein neuer Betriebszyklus des Verbrauchers wird dann erst wieder freigegeben, wenn die Kupplung abgekühlt ist.
Insgesamt ergibt sich mit der Erfindung ein sehr wirkungsvoller mechanischer Überlastschutz für einen hydraulisch betriebenen, mechanischen Verbraucher, insbesondere eine mechanische Presse, wobei gleichzeitig auch eine vorwiegend thermisch bedingte Zerstörung der die mechanische Presse antreibenden Kupplung wirksam verhindert wird.
Kurzbeschreibung der Zeichnung
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen eingehender beschrieben, aus denen sich weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben. In der Zeichnung zeigen im Einzelnen:
  • Fig. 1 eine hydraulische Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung;
  • Fig. 2 ein typischer Betriebs- bzw. Funktionsablauf der in Fig. 1 gezeigten Schaltungsanordnung anhand einiger in einem Zeitdiagramm dargestellten Betriebsparameter; und
  • Fig. 3 eine Schlupfüberwachungseinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
    • Ausführliche Beschreibung der Ausführungsbeispiele
    Die in der Fig. 1 gezeigte hydraulische Schaltungsanordnung zur Steuerung eines mechanischen Verbrauchers, vorliegend einer Kupplung 17 einer Kupplungs-Bremskombination (KB) einer (nicht gezeigten) Presse, ist aus einem Pressensicherheitsventil (PSV), einer Kaskadenschaltung (KS) bzw. Rampenschaltung (RS) und einer getrennt angeordneten Schlupfüberwachung (SÜ) gebildet.
    Die Schaltungsanordnung umfasst als Magnetventile ausgebildete Wegeventile (WV) 4.1, 4.2, 11.1 und 11.2. Beim Start der Presse werden die magnetischen Antriebsspulen Y1, Y2, Y3 und Y4 der Wegeventile 4.1, 4.2, 11.1 und 11.2 entregt, womit diese in die Kreuzstellung schalten, so dass die 2/2-Wegeventile 2.1 und 2.2 schließen und das 2/2-Wegeventil 3 verzögert öffnet (siehe auch oberen Teil der Fig. 2).
    Die in der Fig. 1 gezeigte Schaltungsanordnung weist ferner ein Proportional-Druckbegrenzungsventil (DBV) 10 auf, welches in einer Bypassleitung 29 zwischen einer Druck- bzw. Arbeitsleitung 27, 27', und zwar im Bereich zwischen dem Pressensicherheitsventil (PSV) und der Kupplung 17, angeordnet ist. Mittels des Proportional-Druckbegrenzungsventils 10 lässt sich der in der Kupplung vorherrschende hydraulische Drucks einstellen bzw. verändern.
    Gleichzeitig mit dem Start der Presse wird das Proportional-Druckbegrenzungsventil (DBV) 10 über einen Sollwert auf den Nenndruck eingestellt. Der Druck baut sich nun über das 2/2-Wegeventil 3 zur Kupplung 17 hin auf. Nach einer bestimmten Zeit bzw. einem bestimmten Einstellwinkel der Kupplung 17, wird die Magnetspule Y3 des Wegeventils 11.1 entregt. Das 2/2-Wegeventil 3 wird über das Wegeventil 11.1 und eine in der Schaltungsanordnung weiter vorgesehene Düse 14 verzögert geschlossen. Von diesem Zeitpunkt an erfolgt die Druckversorgung der Kupplung 17 über das Wegeventil 11.2, sowie ein in der Schaltungsanordnung ferner angeordnetes Rückschlagventil 12 und die Düse 13.
    Im Nennlastbereich der Presse wird der an bzw. in der Kupplung herrschende hydraulische Druck über das Proportional-Druckbegrenzungsventil (DBV) 10 in Zeit-, Weg- oder Winkelschritten abgesenkt. Wie aus der Fig. 2 zu ersehen, erfolgt die Druckabsenkung bevorzugt durch rampenförmige oder kaskaden- bzw. treppenförmige Sollwertveränderungen mittels einer zeitlichen (parabelähnlichen) Rampenfunktion 100 oder einer Kaskaden- bzw. Treppenfunktion 102 zur Ansteuerung des Proportional-Druckbegrenzungsventils (DBV) 10. Der resultierende Kupplungsdruck ist darunter eingezeichnet. Mit den beiden Ansteuerfunktionen 100, 102 ergeben sich jeweils zugehörige Druckkurven 100' und 102'.
    Durch Vergleich des genauen zeitlichen Verlaufs der Kurven 100 und 100' sowie 102 und 102' ist zu erkennen, dass bei der rampenförmigen Ansteuerung 100, die vorliegend aus drei einzelnen, parabelähnlichen Teilkurven gebildet ist, ein hyperbolisch-ähnlicher Abfall 100' des Kupplungsdruckes resultiert. Im Gegensatz dazu ergibt sich bei der kaskadenförmigen Ansteuerung 102 wiederum ein nahezu übereinstimmender kaskadenförmiger Abfall 102', d.h. die Vorhersagbarkeit des resultierenden Kupplungsdruckes ist bei der Kaskadenfunktion höher als bei der Rampenfunktion und somit auch die resultierende Druckabsenkung in der Kupplung feinfühliger, d.h. in kleineren Weg-, Winkel- oder Zeitschritten, und daher auch präziser einstellbar.
    Bei einem Betriebsstop der Presse bzw. Kupplung 17 einer (nicht gezeigten) Kupplungs-Bremskombination werden die Magnetspulen Y1, Y2 und Y4 wieder entregt. Dadurch werden die 2/2-Wegeventile 2.1 und 2.2 wieder geöffnet. Der in der Kupplung 17 herrschende Druck baut sich auf Null ab.
    Wie aus der Fig. 3 zu ersehen, weist die vorgeschlagene Schaltungsanodnung zusätzlich eine Schlupfüberwachungseinrichtung auf. Diese beinhaltet je einen Drehzahlsensor 18.1 und 18.2 für die Drehzahlmessung von Antrieb, bspw. einem Schwungrad, und Abtrieb, bspw. einer Kupplungswelle, der Kupplung 17. Des Weiteren ist ein Drucksensor 16 zur Druckmessung des hydraulischen Fluids in der Kupplung 17 angeordnet.
    Wenn beim Start der Presse der Beschleunigungsvorgang abgeschlossen ist, stimmen die Drehzahlen von Antrieb und Abtrieb überein. Tritt im Nennlastbereich eine thermische Überlastung der Kupplung 17 auf, rutscht die Kupplung 17, mit der Folge, dass sich die Drehzahl des Abtriebs gegenüber der des Antriebs verringert. Die so entstandene Drehzahldifferenz wird von den Drehzahlsensoren 18.1 und 18.2 erfasst und zusammen mit dem vom Drucksensor 16 erfassten Kupplungsdruck mittels einer in der Fig. 3 gezeigten speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS) 19 die Wärmemenge und somit die Temperaturerhöhung in der Kupplung 17 ermittelt. Nach einem etwa auftretenden vorbeschriebenen thermischen Überlastfall wird die Kupplung zunächst abgekühlt. Wenn die Betriebszyklen relativ kurzzeitig sind und der beschriebene thermische Überlastungszustand häufiger auftritt, steigt die Temperatur in der Kupplung 17 stark an. In der Steuerung (SPS) 19 ist die maximal zulässige Temperatur gespeichert.
    Wenn die IST-Temperatur 90% der zulässigen Temperatur erreicht, gibt die SPS 19 ein Warnsignal aus. Bei Erreichen der Maximaltemperatur gibt die SPS 19 dann ein Alarmsignal an die (nicht gezeigte) Pressensteuerung, woraufhin die Presse abgeschaltet wird. Nun beginnt eine Abkühlphase der Kupplung 17. Die SPS 19 ermittelt die Kupplungstemperatur während der Abkühlung. Wenn die Ausgangstemperatur wieder erreicht ist, kann dann ein neuer Start der Presse erfolgen.
    Es versteht sich, dass die in den Figuren 1 und 3 beschriebene Presse nur als bevorzugtes Anwendungsbeispiel für einen mittels einer Kupplung getriebenen mechanischen Verbraucher verstanden wird und die Erfindung prinzipiell auch bei anderen mittels einer kupplungsgestützten Kraftübertragung betriebenen mechanischen Verbrauchern wie bspw. Biege-, Richt- oder Stanzmaschinen vorteilhaft einsetzbar ist. Insbesondere sind solche mechanischen Verbraucher umfasst, die ein ankuppelbares Schwungrad zur Speicherung mechanischer Energie aufweisen.

    Claims (14)

    1. Verfahren zum Betrieb eines kupplungsgetriebenen (17) mechanischen Verbrauchers, insbesondere einer mechanischen Presse, wobei wenigstens ein mit einer hydraulischen Druckquelle (20) verbindbarer Druckanschluss (21), wenigstens ein mit der Kupplung (17) verbindbarer Arbeitsanschluss (22), wenigstens ein mit einem ein Hydraulikfluid aufweisenden Tank (23) verbindbarer Tankanschluss (24), mindestens zwei mittels wenigstens eines elektrisch ansteuerbaren Steuerventils (25, 26) betätigbare, in einer zwischen dem Tankanschluss (24) und dem Arbeitsanschluss (22) vorgesehenen Arbeitsleitung (27, 27') angeordnete Arbeitsventile (2.1, 2.2), sowie wenigstens ein 2/2-Wegeventil (3), welches eine von dem Druckanschluss (21) ausgehende Druckleitung (28) von der von dem Arbeitsanschluss (22) ausgehenden Arbeitsleitung (27, 27') trennt, vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass in Zeit-, Wegund/oder Winkelschritten eine Druckabsenkung des in oder an der Kupplung (17) herrschenden hydraulischen Drucks vorgenommen wird.
    2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckabsenkung mittels einer Rampenfunktion oder einer Kaskadenfunktion erfolgt.
    3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Auftreten eines Kupplungsschlupfes überwacht wird und im Falle eines zu einer übermäßigen Wärmeentwicklung in der Kupplung führenden Kupplungsschlupfes geeignete Schritte, insbesondere ein Notstop des mechanischen Verbrauchers, durchgeführt wird.
    4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Drehzahlen für den Antrieb und den Abtrieb der Kupplung (17) erfasst werden und aus der Differenz der erfassten Drehzahlen die Temperatur der Kupplung im Nennlastbereich des mechanischen Verbrauchers, insbesondere der Presse, ermittelt und mit einer maximal zulässigen Temperatur verglichen wird.
    5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur der Kupplung durch Messung eines oder mehrerer unterschiedlicher Betriebsparameter der hydraulischen Schaltungsanordnung ermittelt und mit einer maximal zulässigen Temperatur verglichen wird.
    6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckabsenkung aus dem auf den mechanischen Verbraucher, insbesondere die Presse, in dessen Nennlastbereich ausgeübten Drehmoment berechnet wird.
    7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckabsenkung bereits mit der Inbetriebnahme des mechanischen Verbrauchers optimiert wird.
    8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckabsenkung durch geeignete Parametrierung an verschiedene Arbeitsgeschwindigkeiten des mechanischen Verbrauchers angepasst wird.
    9. Hydraulische Schaltungsanordnung zum Betrieb eines kupplungsgetriebenen (17) mechanischen Verbrauchers, insbesondere einer mechanischen Presse, mit wenigstens einem mit einer hydraulischen Druckquelle (20) verbindbaren Druckanschluss (21), mit wenigstens einem mit der Kupplung (17) verbindbaren Arbeitsanschluss (22) und mit wenigstens einem mit einem ein Hydraulikfluid aufweisenden Tank (23) verbindbaren Tankanschluss (24), sowie mit mindestens zwei mittels wenigstens eines elektrisch ansteuerbaren Steuerventils (25, 26) betätigbaren Arbeitsventilen (2.1, 2.2), die in einer zwischen dem Tankanschluss (24) und dem Arbeitsanschluss (22) vorgesehenen Arbeitsleitung (27, 27') angeordnet sind, ferner mit einem 2/2-Wegeventil (3), welches eine von dem Druckanschluss (21) ausgehende Druckleitung (28) von der von dem Arbeitsanschluss (22) ausgehenden Arbeitsleitung (27, 27') trennt, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitsleitung (27, 27') im Bereich des Arbeitsanschlusses (22) und des Tankanschlusses (24) eine den mindestens zwei Arbeitsventilen (2.1, 2.2) vorgeschaltete Bypassleitung (29) aufweist, in der ein Proportional-Druckbegrenzungsventil (10) zur Druckeinstellung angeordnet ist.
    10. Hydraulische Schaltungsanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wegeventil (11.1) zum Öffnen und Schließen des 2/2-Wegeventils (3) angeordnet ist.
    11. Hydraulische Schaltungsanordnung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wegeventil (11.2) zur zeitweiligen Druckversorgung der Kupplung (17) angeordnet ist.
    12. Hydraulische Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Sensorik (16, 18.1, 18.2) zur Überwachung des Kupplungsschlupfes (17) vorgesehen ist.
    13. Hydraulische Schaltungsanordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorik (16, 18.1, 18.2) einen Sensor (16) zur Erfassung des an der Kupplung (17) vorliegenden hydraulischen Druckes und/oder einen Sensor (18.1) für die Erfassung der Drehzahl eines Antriebs der Kupplung (17) sowie einen Sensor (18.2) für die Erfassung der Drehzahl eines Abtriebs der Kupplung (17) aufweist.
    14. Hydraulische Schaltungsanordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die von der Sensorik (16, 18.1, 18.2) erfassten Daten einer speicherprogrammierbaren Steuerung (19) zugeführt werden, welche aus der Differenz der erfassten Drehzahlen für den Antrieb und den Abtrieb der Kupplung (17) und/oder dem erfassten hydraulischen Druck an der Kupplung (17) die Temperatur der Kupplung (17) im Nennlastbereich des mechanischen Verbrauchers, insbesondere der Presse, ermittelt.
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