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Die Erfindung betrifft eine hydraulische Presse, insbesonders Abkantpresse, mit zumindest einem zweiseitig wirkenden hydraulischen Arbeitszylinder mit unterschiedlich grossen Wirkflächen auf beiden Seiten des Kolbens, wobei die Seite der grösseren Wirkfläche über eine zusätzliche Nachsaugleitung mit dem Hydrauliktank verbunden und in diese Nachsaugleitung ein Nachsaug- ventil eingeschaltet ist, welches während des Arbeitshubes geschlossen und während der Eilhübe geöffnet ist.
Während des Arbeitszyklus von hydraulischen Pressen werden bezüglich Presskraft und Ge- schwindigkeit üblicherweise unterschiedliche Anforderungen gestellt. Beim eigentlichen Arbeitshub bzw.-weg werden meist grosse Kräfte bei niedrigen Geschwindigkeiten gefordert, wogegen beim Pressenrückzug (Eilhub-Auf) und auch bei einer Eilbewegung in Pressrichtung (Eilhub-Ab) zumeist möglichst hohe Geschwindigkeiten mit geringen erforderlichen Kräften erwünscht sind. Um diese Anforderungen auf einfache Weise kostengünstig zu erfüllen, werden bei derartigen Pressen heut- zutage üblicherweise Hydraulikzylinder mit grossem Wirkflächenunterschied zwischen Kolbenfläche und Ringfläche (verbleibende Querschnittsfläche auf der Seite der Kolbenstange zwischen dieser und der Zylinderinnenwand) eingesetzt.
Das Verhältnis dieser Wirkflächen erreicht dabei beispiels- weise 16:1 und mehr.
Wenn für die erwähnte Eil-Auf-Bewegung die zur Verfügung stehende Pumpenfördermenge zur Beaufschlagung der Ringraumseite verwendet wird, wird bei den heute in diesem Zusammen- hang üblichen Konstruktionen auf der gegenüberliegenden Kolbenseite die um das Verhältnis der Wirkflächen vervielfachte Ölmenge aus dem kolbenseitigen Zylinderraum direkt über eine zusätzli- che Verbindung (Nachsaugleitung) in den Hydrauliktank ausgeschoben. Bei der Eil-Ab-Bewegung in Pressrichtung muss hingegen eine entsprechende Ölmenge vom Tank in den kolbenseitigen Zylinderraum zurückgebracht werden.
Insbesonders bei diesem sogenannten Nachsaugen des kolbenseitigen Zylinderinnenraumes durch das Eigengewicht der Pressenoberwange und den atmosphärischen Druck im Tank ist es wichtig, die Druckverluste in der Nachsaugleitung vom Tank zur Kolbenseite des Zylinders minimal zu halten, da es ansonsten zu Ausgasungen und damit Blasenbildung im Hydraulikmedium kommen kann.
Für den eigentlichen Arbeitshub bzw. -weg ist es im obengenannten Zusammenhang natürlich erforderlich, die Verbindung zwischen Tank und kolbenseitigem Zylinderinnenraum, der ja nun mit Druck beaufschlagt werden soll, vorzugsweise leckölfrei zu unterbrechen, was durch ein soge- nanntes Nachsaug- oder Füllventil bewerkstelligt wird, welches bei den bekannten Pressen der eingangs genannten Art zumeist einfach als 2/2-Wege-Sitzventil ausgebildet und bei den Eilbewe- gungen für eine besonders verlustarme Verbindung (grosse Querschnitte) zwischen kolbenseitigem Innenraum und Tank geöffnet und beim Arbeitshub geschlossen ist. Derartige Ventile sind in der Regel hydraulisch angesteuert und werden bedarfsweise entweder in der Grundstellung offen oder in der Grundstellung geschlossen eingesetzt.
Nachteilig bei den bekannten Pressen der eingangs genannten Art ist insbesonders der Um- stand, dass sich bei der Rückzugsbewegung (Eil-Auf-Bewegung) durch die relativ kleine Ringfläche auf der Stangenseite des jeweiligen Zylinders bei entsprechend grosser Masse der Oberwange der Presse und insbesonders auch in Verbindung mit langen hydraulischen Verbindungsleitungen zwischen dem jeweiligen Stellglied (z. B. Proportional-Wegeventil) und dem Zylinder, eine unter Umständen sehr niedrige Eigenfrequenz des hydraulischen Systems ergibt, was zu Stabilitätspro- blemen bei der Gleichlauf- bzw. Geschwindigkeitsregelung der Pressenzylinder führt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine hydraulische Presse der eingangs genannten Art so zu verbessern, dass die erwähnten Nachteile der bekannten derartigen Pressen vermieden werden und dass insbesonders auf einfache und kostengünstige Weise die innere Systemsteifigkeit erhöht und damit entsprechende Stabilitätsprobleme im Pressenrückzug weitgehend beseitigt werden.
Diese Aufgabe wird gemäss der vorliegenden Erfindung bei einer Presse der eingangs genann- ten Art dadurch gelost, dass in der Nachsaugleitung zusätzlich eine schaltbare Drossel angeordnet ist, welche während des Ausschiebens von Hydraulikmedium aus der Zylinderseite mit grösserer Wirkfläche zum Hydrauliktank wirksam ist. Diese einfache Drosselung des aus dem kolbenseitigen Zylinderraum bei der Eil-Auf-Bewegung der Pressenoberwange zum Tank ablaufenden Hydraulik- mediums bewirkt eine Erhöhung der Systemsteifigkeit und eine Dämpfungswirkung gegen Ge- schwindigkeitsspitzen beim Beschleunigen der Oberwange Damit können die erwähnten Stabili-
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tätsprobleme im Rückzug beseitigt und darüber hinaus auch die Kreisverstärkung der Maschinen- regelung im Rückzug um Grössenordnungen erhöht werden.
Es entsteht eine praktisch konstante Drosselwirkung auf die ausgeschobene Ölmenge aus dem kolbenseitigen Arbeitsraum des Zylin- ders, die über den gesamten Rückzug der Presse wirksam ist.
Obwohl prinzipiell die schaltbare Drossel auch unabhängig vom, bzw. zusätzlich zum Nach- saugventil, diesem in Offen-Stellung nach- oder auch vorgeschaltet werden könnte, ist eine weitere Ausgestaltung der Erfindung bevorzugt, gemäss welcher das Nachsaugventil selbst zusätzlich zu Offen- und Schliessstellung noch zumindest eine Drosselstellung aufweist.
Damit können die aus den eingangs beschriebenen Gründen im Hinblick auf das Nachsaugen vom Tank bei der Eil-Ab- Bewegung möglichst kurzen bzw. ungedrosselten Verbindungen zwischen kolbenseitigem Arbeits- raum des Zylinders und Tank ohne weitere bzw. zusätzliche Elemente auch möglichst kurz und ungedrosselt bleiben - das ohnedies vorhandene Nachsaugventil wird einfach konstruktiv so aus- geführt, dass es selbst zusätzlich noch eine Drosselstellung, bei der der Durchfluss in gewünschter Weise gegenüber dem vollen Querschnitt abgeschwächt wird, aufweist. Bedarfsweise können auch mehrere unterschiedlich stark wirkende Drosselstellungen vorgesehen werden, um unterschiedli- che Beeinflussungen des abströmenden Hydraulikmediums zu ermöglichen. Die zu Offen- und Schliessstellung zusätzliche Drosselstellung ist beispielsweise bei Servo- bzw.
Regelventilen ge- mäss DE 2 044 136 B2 bekannt, welche allerdings keinesfalls für die hier wesentliche Nachsaugung verwendbar sind.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Nachsaugventil einen vorzugsweise hydraulisch betätigbaren zusätzlichen mechanischen Ventilanschlag aufweist, wel- cher ein nur teilweises Öffnen mit konstanter Drosselwirkung auf das durchströmende Hydraulik- medium erlaubt. Dies ist eine sehr einfache mechanische Ausgestaltung, die ein zuverlässiges Funktionieren der Anordnung sicherstellt ohne dass zusätzliche komplizierte Stellelemente oder dgl. vorgesehen werden müssten.
Zur hydraulischen Ansteuerung des zusätzlichen Ventilanschlages kann nach einer anderen bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung eine ständig geöffnete Verbindung mit dem Pumpen- druck der hydraulischen Pressensteuerung vorgesehen sein, womit auch weitere Schaltventile oder dgl. für diese zusätzliche Drosselstellung überflüssig sind.
Nach einer besonders bevorzugten weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Drossel in an sich bekannter Weise (siehe z.B. US 4 658 625 A) einstellbar ausgeführt ist, was eine leichte und einfache Anpassung, beispielsweise an unterschiedliche Pressen oder Betriebs- bedingungen, ermöglicht.
Die Erfindung wird im Folgenden noch an Hand der teilweise schematischen Zeichnungen näher erläutert. Fig. 1 zeigt dabei ein teilweises Schaltbild einer erfindungsgemäss ausgebildeten hydraulischen Presse und Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Nachsaugventils zur Verwen- dung in einer beispielsweise gemäss Fig 1 ausgeführten Presse.
Von der eigentlichen hydraulischen Presse ist in Fig. 1 im wesentlichen nur ein Teil der relativ zur nicht dargestellten Unterwange verschieblichen Oberwange 1 ersichtlich, an der die Kolben- stange 2 eines zweiseitig wirkenden hydraulischen Arbeitszylinders 3 angreift. Üblicherweise ist ein gleich ausgebildeter weiterer Arbeitszylinder am hier nicht dargestellten linken Ende der Oberwan- ge angeordnet, wobei diese beiden (oder auch weitere Arbeitszylinder) zumeist über eine Gleich- laufregelung gemeinsam angesteuert, aber beispielsweise für ein beabsichtigtes Schrägstellen der Oberwange 1 auch zum Teil separat betätigt werden können.
Die bedarfsweise Versorgung der Arbeitsräume 4,5 des bzw. der Arbeitszylinder 3 mit hydrau- lischem Arbeitsmedium erfolgt von einer Steuereinheit 6 aus, die über eine Leitung 7 von einer motorbetriebenen Pumpe 8 mit Druckmedium versorgt wird. Die Steuereinheit 6 weist auf übliche Art ausgebildete und angeordnete Steuerelemente, wie etwa Druckbegrenzer, Druckwaagen, Schaltventile, Proportional-Wegeventile, Rückschläge und dlg. auf, die als im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung nicht wesentlich hier weder dargestellt noch weiter beschrieben sind.
Zur Verbindung des kolbenseitigen Arbeitsraumes 4 bzw. des stangenseitigen Arbeitsraumes 5 der Arbeitszylinder 3 mit der Steuereinheit 6 sind Leitungen 9 vorgesehen, die auf ebenfalls bekannte und hier nicht weiter interessierende Weise an den entsprechenden Anschlüssen abgedichtet verbunden sind.
Um für den Eilrückzug der Oberwange 1 (Bewegung in der Darstellung nach Fig. 1 nach oben)
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möglichst grosse Geschwindigkeiten mit der zur Verfügung stehenden Pumpenfördermenge errei- chen zu können, werden die Arbeitszylinder 3 bei derartigen Anordnungen heute meist mit einem grossen Wirkflächenunterschied zwischen der Querschnittsfläche des Zylinderinnenraumes auf der Kolbenoberseite und der zwischen Kolbenstange 2 und Innenwand des Arbeitszylinders 3 auf der Stangenseite verbleibenden Ringfläche ausgebildet, wobei dieses Flächenverhältnis 16 :1 erreichen kann.
Wenn nun etwa für die Eil-Auf-Bewegung der Oberwange 1 in Richtung des Pfeiles 10 in Fig. 1 der stangenseitige Arbeitsraum 5 mit der zur Verfügung stehenden Pumpenfördermenge beaufschlagt wird, muss unmittelbar einsichtig durch den dadurch bewegten Kolben 11aus dem kolbenseitigen Arbeitsraum 4 die um das erwähnte Flächenverhältnis vielfache Menge an Hydrau- likmedium über das Nachsaugventil ausgeschoben werden. Um den bei normalem Arbeitshub (relativ langsame Bewegung der Oberwange 1 mit grosser Kraft nach unten - entgegen Pfeil 10 in Fig. 1) mit dem Pumpendruck beaufschlagten kolbenseitigen Arbeitsraum 4 möglichst leckölfrei gegenüber dem Tank 13 abschliessen zu können, ist in die Nachsaugleitung 12 ein Nachsaugventil 14 eingeschaltet, welches während des Arbeitshubes geschlossen und während der Eilhübe geöff- net ist.
Damit kann der erforderliche Volumensausgleich zwischen den beiden Arbeitsräumen 4 und 5 bei der Eil-Auf-Bewegung der Oberwange 1 auf beschriebene Weise erfolgen - bei der Eil- Ab-Bewegung (zum schnellen Zustellen eines Werkzeuges oder dgl.) kann über die üblicherweise möglichst kurz und mit geringen Verlusten (grosser Durchmesser) ausgeführte Nachsaugleitung 12 das erforderliche Mehrvolumen zum Auffüllen des kolbenseitigen Arbeitsraumes 4 ohne Ausga- sungen und Blasenbildung im Hydraulikmedium aus dem Tank 13 nachgeliefert werden.
Zufolge der angesprochenen Wirkflächenunterschiede auf beiden Kolbenseiten ergibt sich eine relativ kleine Ringfläche des Arbeitsraumes 5, was bei entsprechend grosser Masse der Oberwange 1 der Presse und insbesonders in Verbindung mit langen hydraulischen Verbindungsleitungen zwischen den eigentlichen Stellgliedern (z. B. Porportional-Wegeventil in der Steuereinheit 6) und dem Zylinder eine unter Umständen sehr niedrige Eigenfrequenz des hydraulischen Systems ergibt und zu Stabilitätsproblemen bei der Gleichlauf- bzw. Geschwindigkeitsregelung führen kann.
Um dies zu verhindern und die innere hydraulische Steifigkeit des Systems zu erhöhen, ist in der Nach- saugleitung 12 zusätzlich eine schaltbare Drossel 15 angeordnet, welche nur während des Aus- schiebens von Hydraulikmedium aus der Zylinderseite mit der grösseren Wirkfläche zum Hydraulik- tank (also während der Eil-Auf-Bewegung) wirksam ist. Dazu ist in der dargestellten Ausführung das Nachsaugventil 14 selbst so ausgebildet, dass es zusätzlich zu der dargestellten Offenstellung und der links symbolisch ersichtlichen Schliessstellung noch eine in der Mitte angedeutete Drossel- stellung aufweist.
Durch einfache hydraulische Verstellung des Nachsaugventils 14 über ebenfalls mit der zentralen Steuereinheit 6 verbundene Leitungen 16a kann damit sichergestellt werden, dass der kolbenseitige Arbeitsraum 4 wie gewünscht beim normalen Arbeitshub gegenüber dem Tank 13 abgeschlossen ist, bei der Eil-Ab-Bewegung (schnelles Zustellen) praktisch ungedrosselt das erforderliche Mehrvolumen aus dem Tank 13 nachsaugen kann und bei der Eil-Auf-Bewegung (Eil-Rückzug) unter Erhöhung der Systemsteifigkeit nur entsprechend gedrosselt das Überschuss- volumen zum Tank 13 hin ableiten kann.
Gemäss Fig. 2 ist das Nachsaugventil 14 mit einem hydraulisch betätigbaren zusätzlichen mechanischen Ventilanschlag 16 versehen, welcher ein nur teilweises Öffnen mit konstanter Dros- selwirkung auf das durchströmende Hydraulikmedium (entsprechend der Mittelstellung in Fig. 1) erlaubt. Das Nachsaugventil 14 besteht dazu gemäss Fig. 2 im wesentlichen aus einer Ventilhülse 17, einem darin axial beweglichen Ventilkolben 18, einem mit der Ventilhülse 17 abgedichtet ver- bundenen und einen Teil des Federraumes 19 sowie einen seitlichen Steueranschluss SA 1 aufwei- senden Mittelteil, einer in den Mittelteil eingeschraubten und abgedichteten Anschlaghülse 20 und einem in dieser axial beweglich geführten Anschlagkolben 21.
Weiters ist noch auf die im Feder- raum 19 angeordnete und den Ventilkolben 18 in die dargestellte Stellung vorspannende Ventilfe- der 22 samt Federteller 23 und Anschlagring 24 sowie auf hier nicht weiter interessierende An- schluss- bzw. Verschlussteile an den Steueranschlüssen SA 1 und SA 2 zu verweisen. Eine die eingeschraubte Anschlaghülse 20 sichernde Überwurfmutter ist mit 25 bezeichnet. In der Zeich- nung nicht näher gekennzeichnet sind schliesslich diverse Dichtungsringe, um die Druckdichtheit im
Hinblick auf die zumeist relativ hohen Pressendrücke sicherzustellen.
Aufbau und Arbeitsweise des Nachsaugventils 14 wird im Folgenden zu den wesentlichen
Pressenfunktionen näher erläutert :
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Eil-Ab-Bewegung (schnelle Werkzeugzustellung): Im oberen Totpunkt der hydraulischen Presse ist der Anschluss SA 1 entlastet. Der am Steuer- anschluss SA 2 bevorzugt ständig und ungeschaltet anliegende Pumpendruck entspricht dem Umlaufdruck der üblicherweise in der Steuereinheit 6 gemäss Fig. 1 vorgesehenen Drei-Wege- Druckwaage bzw. dem Grunddruck des ebendort vorgesehenen Proportional-Druckbegrenzungs- ventiles.
Die Wirkfläche des Anschlagkolbens 21 ist so dimensioniert, dass die Ventilfeder 22 den Anschlagkolben 21 gegen diesen Minimaldruck über seinen gesamten Hub verschiebt, sodass der Ventilkolben 18 des Nachsaugventils 14 auf die in Fig. 2 dargestellte Weise komplett öffnet und erst an der Anschlagfläche 26 in der vollständig geöffneten Stellung gestoppt wird. Die Schliesskan- te 27 am Ventilkolben 18 ist dabei maximal von der zugehörigen Sitzfläche 28 an der Innenseite der Ventilhülse 17 abgehoben, womit ein möglichst ungedrosseltes Rückströmen von Hydraulik- medium entlang der Pfeile 29 vom Tank 13 zum kolbenseitigen Arbeitsraum 4 erfolgen kann.
Arbeitshub (Pressen): Dabei wird nun der in Fig. 2 unten dargestellte Steueranschluss SA 1 mit dem Pumpendruck beauf- schlagt. Durch die grosse Wirkfläche des Ventilkolbens 18 (entsprechend dessen grösstem Durch- messer), die auf alle Fälle auch zumindest geringfügig grösser ist als der Durchmesser der Schliess- fläche zwischen der Schliesskante 27 und der Sitzfläche 28, fährt der Ventilkolben 18 in die nicht dargestellte linke End-Stellung bzw. Schliessstellung, womit das Nachsaugventil 14 geschlossen ist und der Pumpendruck im kolbenseitigen Arbeitsraum 4 die Pressenbewegung bewirkt.
Eil-Auf-Bewegung (schneller Rückzug der Presse): Der Steueranschluss SA 1 wird druckmässig zum Tank entlastet. Die Wirkfläche des Anschlagkol- bens 21 ist so ausgelegt, dass beim Rückzug der Oberwange 1 der dazu benötigte Pumpendruck über SA 2 den Anschlagkolben 21 (und damit auch den Ventilkolben 18) gegen die Ventilfeder 22 bis zu seinem Anschlag bewegt. Der Ventilanschlag 16 ist also hier durch die Zusammenwirkung der Ringfläche 30 am Anschlagkolben 21 mit der Ringfläche 31 in der Anschlaghülse 20 gebildet, wobei der in der Darstellung nach Fig. 2 mit 32 bezeichnete Maximalhub des Anschlagkolbens 21 natürlich kleiner ist als der mit 33 bezeichnete Maximalhub des Ventilkolbens 18, der ja nun nicht in die Schliessstellung bewegt werden soll sondern in der Drosselstellung noch einen geöffneten Spalt zur Sitzfläche 28 haben muss.
Die in diesem Zustand entgegen der Richtung der Pfeile 29 vom kolbenseitigen Arbeitsraum 4 in den Tank 13 verdrängte Menge an Hydraulikmedium wird somit gedrosselt, wodurch die Steifigkeit des hydraulischen Systems erhöht wird und eine Bedämpfung von Geschwindigkeitsspitzen beim Beschleunigen der Oberwange erfolgt.
Zur Ermöglichung einer Anpassung der Funktion des Nachsaugventils 14 an andere Pressen oder andere Betriebsbedingungen könnte die Drosselwirkung auch einstellbar sein, wozu beispiels- weise bei der dargestellten und besprochenen Konstruktion eine von aussen oder durch Austausch beispielsweise des Anschlagkolbens 21 verstellbare maximale Hublänge 32 des Anschlagkolbens 21 vorgesehen sein könnte.
Abgesehen von der dargestellten und besprochenen Ausführung mit einem eine zusätzliche Drosselstellung aufweisenden Nachsaugventil 14 könnte dieses auch beispielsweise als einfaches 2/2-Wegeventil ausgeführt sein und ein nach- oder vorgeschaltetes separates Drosselelement vorgesehen werden, welches bedarfsweise in die Nachsaugleitung einschaltbar ist.
PATENTANSPRÜCHE:
1. Hydraulische Presse, insbesonders Abkantpresse, mit zumindest einem zweiseitig wirken- den hydraulischen Arbeitszylinder (3) mit unterschiedlich grossen Wirkflächen auf beiden
Seiten des Kolbens (11), wobei die Seite der grösseren Wirkfläche über eine zusätzliche
Nachsaugleitung (12) mit dem Hydrauliktank (13) verbunden und in diese Nachsaugleitung (12) ein Nachsaugventil (14) eingeschaltet ist, welches während des Arbeitshubes ge- schlossen und während der Eilhübe geöffnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass in der Nachsaugleitung (12) zusätzlich eine schaltbare Drossel (15) angeordnet ist, welche während des Ausschiebens von Hydraulikmedium aus der Zylinderseite mit grösserer Wirk- fläche zum Hydrauliktank (13) in die Nachsaugleitung (12) eingeschaltet ist.
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The invention relates to a hydraulic press, in particular a press brake, with at least one double-acting hydraulic working cylinder with differently sized active surfaces on both sides of the piston, the side of the larger active surface being connected to the hydraulic tank via an additional suction line and a suction valve switched on in this suction line which is closed during the working stroke and open during the rapid strokes.
During the working cycle of hydraulic presses, different demands are usually made regarding the pressing force and speed. During the actual working stroke or travel, large forces are usually required at low speeds, whereas when the press is retracted (rapid stroke up) and also during a rapid movement in the pressing direction (rapid stroke down), the highest possible speeds with low required forces are usually desired. In order to meet these requirements in a simple and cost-effective manner, hydraulic cylinders with a large difference in effective area between the piston surface and the annular surface (remaining cross-sectional area on the side of the piston rod between the latter and the cylinder inner wall) are usually used in such presses today.
The ratio of these active areas reaches 16: 1 and more, for example.
If the available pump delivery volume is used to act on the annular space side for the above-mentioned rapid-up movement, the amount of oil multiplied by the ratio of the effective areas from the piston-side cylinder space is directly exceeded on the opposite side of the piston in today's constructions an additional connection (suction line) is pushed into the hydraulic tank. With the rapid down movement in the pressing direction, on the other hand, a corresponding amount of oil must be returned from the tank to the piston-side cylinder chamber.
Especially with this so-called suction of the piston-side cylinder interior due to the dead weight of the upper press of the press and the atmospheric pressure in the tank, it is important to keep the pressure losses in the suction line from the tank to the piston side of the cylinder to a minimum, otherwise gas emissions and thus bubbles can form in the hydraulic medium ,
For the actual working stroke or travel, it is of course necessary in the above context to interrupt the connection between the tank and the piston-side cylinder interior, which is now to be pressurized, preferably without leakage oil, which is accomplished by a so-called suction or filling valve which, in the known presses of the type mentioned at the outset, is usually designed simply as a 2/2-way seat valve and is opened in the rapid movements for a particularly low-loss connection (large cross sections) between the piston-side interior and the tank and is closed during the working stroke. Such valves are usually controlled hydraulically and are used either open in the basic position or closed in the basic position.
A disadvantage of the known presses of the type mentioned at the outset is, in particular, that during the retraction movement (rapid-up movement) the relatively small annular surface on the rod side of the respective cylinder with a correspondingly large mass of the upper cheek of the press and in particular also In connection with long hydraulic connecting lines between the respective actuator (e.g. proportional directional control valve) and the cylinder, the hydraulic system's natural frequency may be very low, which leads to stability problems in the synchronization or speed control of the press cylinders.
The object of the present invention is to improve a hydraulic press of the type mentioned at the outset in such a way that the disadvantages mentioned of the known presses of this type are avoided and that, in particular, the internal system rigidity is increased in a simple and inexpensive manner and corresponding stability problems in the press retraction are largely eliminated.
According to the present invention, this object is achieved in a press of the type mentioned at the outset in that an additional switchable throttle is arranged in the suction line, which throttle is effective when the hydraulic medium is pushed out from the cylinder side with a larger effective area to the hydraulic tank. This simple throttling of the hydraulic medium flowing out of the piston-side cylinder space during the rapid upward movement of the press upper beam to the tank results in an increase in the system rigidity and a damping effect against speed peaks when the upper beam accelerates.
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Problems in the retreat are eliminated and the loop gain of the machine control in the retreat is also increased by orders of magnitude.
There is a practically constant throttling effect on the amount of oil ejected from the piston-side working area of the cylinder, which is effective over the entire retraction of the press.
Although, in principle, the switchable throttle could also be connected upstream or downstream of the suction valve, in addition to or in addition to the suction valve, a further embodiment of the invention is preferred, according to which the suction valve itself in addition to the open and closed positions has at least one throttle position.
Thus, for the reasons described at the beginning with regard to the suctioning of the tank during the rapid downward movement, the shortest possible or unthrottled connections between the piston-side working space of the cylinder and the tank can also remain as short and unthrottled without further or additional elements - The suction valve, which is present anyway, is simply designed so that it also has a throttle position in which the flow is weakened in the desired manner compared to the full cross section. If necessary, several throttle positions with different strengths can also be provided, in order to enable different influences on the outflowing hydraulic medium. The throttle position that is additional to the open and closed position is, for example, for servo or
Control valves according to DE 2 044 136 B2 are known, which, however, can in no way be used for the essential suction here.
In a further embodiment of the invention it is provided that the suction valve has a preferably hydraulically actuated additional mechanical valve stop, which allows only partial opening with a constant throttling effect on the hydraulic medium flowing through. This is a very simple mechanical design, which ensures reliable functioning of the arrangement without the need for additional complicated adjusting elements or the like.
According to another preferred embodiment of the invention, a continuously open connection with the pump pressure of the hydraulic press control can be provided for the hydraulic control of the additional valve stop, with the result that further switching valves or the like for this additional throttle position are also superfluous.
According to a particularly preferred further embodiment of the invention, the throttle is designed to be adjustable in a manner known per se (see, for example, US Pat. No. 4,658,625 A), which enables easy and simple adaptation, for example to different presses or operating conditions.
The invention is explained in more detail below with reference to the partially schematic drawings. 1 shows a partial circuit diagram of a hydraulic press designed according to the invention, and FIG. 2 shows an exemplary embodiment of a suction valve for use in a press designed, for example, according to FIG. 1.
From the actual hydraulic press, only a part of the upper beam 1, which is displaceable relative to the lower beam, not shown, on which the piston rod 2 of a double-acting hydraulic working cylinder 3 engages can be seen in FIG. 1. Usually, a further working cylinder of the same design is arranged on the left end of the upper beam, not shown here, these two (or also further working cylinders) mostly controlled together by means of a synchronous control, but also partially separately, for example for an intended inclination of the upper beam 1 can be operated.
The supply of the working rooms 4, 5 of the working cylinder (s) 3 with hydraulic working medium takes place from a control unit 6, which is supplied with pressure medium via a line 7 from a motor-operated pump 8. The control unit 6 has control elements designed and arranged in the usual way, such as pressure limiters, pressure compensators, switching valves, proportional directional valves, setbacks and the like. on, which are not shown as essential in connection with the present invention neither described nor further described.
To connect the piston-side working space 4 or the rod-side working space 5 of the working cylinder 3 to the control unit 6, lines 9 are provided which are connected to the corresponding connections in a sealed manner in a manner which is also known and is of no further interest here.
In order for the rapid retraction of the upper cheek 1 (upward movement in the illustration according to FIG. 1)
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In order to achieve the highest possible speeds with the available pump delivery rate, the working cylinders 3 in such arrangements are today mostly with a large effective area difference between the cross-sectional area of the cylinder interior on the piston top and that remaining between the piston rod 2 and the inner wall of the working cylinder 3 on the rod side Ring surface formed, this area ratio can reach 16: 1.
If, for example, for the rapid upward movement of the upper cheek 1 in the direction of the arrow 10 in FIG. 1, the available pump delivery volume is applied to the rod-side working chamber 5, the piston 11 must move around from the piston-side working chamber 4 in an immediately insightful manner the mentioned area ratio multiple amount of hydraulic medium can be pushed out via the suction valve. In order to be able to close off the piston-side working space 4, which is acted upon by the pump pressure during pump stroke during normal working stroke (relatively slow movement of the upper cheek 1 with a large force - contrary to arrow 10 in FIG. 1), with respect to the tank 13 with as little leak oil as possible, a suction valve is in the suction line 12 14 switched on, which is closed during the working stroke and open during the rapid strokes.
The required volume equalization between the two working spaces 4 and 5 can thus take place in the described manner when moving the upper cheek 1 in the rapid upward movement - during the rapid downward movement (for the rapid delivery of a tool or the like) can usually be as short as possible and with low losses (large diameter), the suction line 12, the additional volume required to fill the piston-side working space 4 can be supplied from the tank 13 without outgassing and bubble formation in the hydraulic medium.
As a result of the mentioned differences in effective area on both sides of the piston, there is a relatively small annular area of the working space 5, which is the case with a correspondingly large mass of the upper beam 1 of the press and in particular in connection with long hydraulic connecting lines between the actual actuators (e.g. proportional directional control valve in the control unit 6) and the cylinder may have a very low natural frequency of the hydraulic system and may lead to stability problems in the synchronization or speed control.
In order to prevent this and to increase the internal hydraulic rigidity of the system, a switchable throttle 15 is additionally arranged in the suction line 12, which throttle 15 only has the larger effective area to the hydraulic tank (ie during the rapid-up movement) is effective. For this purpose, the suction valve 14 itself is designed in the embodiment shown so that, in addition to the open position shown and the symbolically visible closed position on the left, it also has a throttle position indicated in the middle.
By simply hydraulically adjusting the suction valve 14 via lines 16a, which are also connected to the central control unit 6, it can thus be ensured that the piston-side working space 4 is closed as desired during the normal working stroke with respect to the tank 13, during the rapid-down movement (rapid delivery) can practically unthrottled the required additional volume from the tank 13 and in the rapid upward movement (rapid retraction) with increased system rigidity can only drain the excess volume to the tank 13 in an appropriately throttled manner.
According to FIG. 2, the suction valve 14 is provided with a hydraulically actuated additional mechanical valve stop 16, which allows only partial opening with a constant throttling effect on the hydraulic medium flowing through (corresponding to the central position in FIG. 1). According to FIG. 2, the suction valve 14 essentially consists of a valve sleeve 17, a valve piston 18 which is axially movable therein, a part which is sealed to the valve sleeve 17 and which has part of the spring chamber 19 and a central control connection SA 1, one side screwed and sealed stop sleeve 20 in the middle part and a stop piston 21 axially movably guided therein.
Furthermore, there is valve spring 22, including spring plate 23 and stop ring 24, which is arranged in spring chamber 19 and biases valve piston 18 into the position shown, as well as connection or closure parts on control connections SA 1 and SA which are of no further interest here 2 to refer. A union nut securing the screwed stop sleeve 20 is designated by 25. Finally, various sealing rings are not identified in the drawing in order to ensure pressure tightness in the
Ensure with regard to the mostly relatively high press pressures.
The structure and mode of operation of the suction valve 14 will become essential below
Press functions explained in more detail:
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Rapid downward movement (quick tool infeed): The connection SA 1 is relieved at the top dead center of the hydraulic press. The pump pressure, which is preferably present continuously and unswitched at the control connection SA 2, corresponds to the circulation pressure of the three-way pressure compensator usually provided in the control unit 6 according to FIG. 1 or the basic pressure of the proportional pressure relief valve provided there.
The active surface of the stop piston 21 is dimensioned such that the valve spring 22 moves the stop piston 21 against this minimum pressure over its entire stroke, so that the valve piston 18 of the suction valve 14 opens completely in the manner shown in FIG. 2 and only on the stop surface 26 in FIG fully open position is stopped. The closing edge 27 on the valve piston 18 is at most lifted off the associated seat surface 28 on the inside of the valve sleeve 17, so that the unrestricted backflow of hydraulic medium can take place along the arrows 29 from the tank 13 to the piston-side working chamber 4.
Working stroke (presses): The control connection SA 1 shown in Fig. 2 below is now subjected to the pump pressure. Due to the large effective area of the valve piston 18 (corresponding to its largest diameter), which in any case is at least slightly larger than the diameter of the closing surface between the closing edge 27 and the seat surface 28, the valve piston 18 moves into the left one, not shown End position or closed position, with which the suction valve 14 is closed and the pump pressure in the piston-side working chamber 4 causes the press movement.
Rapid open movement (rapid retraction of the press): The control connection SA 1 is relieved of pressure to the tank. The active surface of the stop piston 21 is designed such that when the upper cheek 1 is withdrawn, the pump pressure required for this moves the stop piston 21 (and thus also the valve piston 18) against the valve spring 22 up to its stop via SA 2. The valve stop 16 is thus formed here by the interaction of the annular surface 30 on the stop piston 21 with the annular surface 31 in the stop sleeve 20, the maximum stroke of the stop piston 21 designated 32 in the illustration according to FIG. 2 being of course smaller than the maximum stroke designated 33 of the valve piston 18, which should not now be moved into the closed position but must still have an open gap to the seat surface 28 in the throttle position.
The amount of hydraulic medium displaced from the piston-side working chamber 4 into the tank 13 in this state against the direction of the arrows 29 is thus throttled, as a result of which the rigidity of the hydraulic system is increased and speed peaks are damped when the upper beam is accelerated.
To enable the function of the suction valve 14 to be adapted to other presses or other operating conditions, the throttling action could also be adjustable, for which purpose a maximum stroke length 32 of the stop piston 21, which can be adjusted from the outside or by exchanging the stop piston 21, for example, is provided in the construction shown and discussed could be.
Apart from the illustrated and discussed embodiment with a suction valve 14 having an additional throttle position, this could also be designed, for example, as a simple 2/2-way valve and a separate or upstream separate throttle element can be provided, which can be switched into the suction line if necessary.
CLAIMS:
1. Hydraulic press, in particular a press brake, with at least one double-acting hydraulic working cylinder (3) with different effective areas on both
Sides of the piston (11), the side of the larger effective area via an additional
The suction line (12) is connected to the hydraulic tank (13) and in this suction line (12) a suction valve (14) is switched on, which is closed during the working stroke and opened during the rapid strokes, characterized in that in the suction line (12) In addition, a switchable throttle (15) is arranged, which is switched on while the hydraulic medium is being pushed out from the cylinder side with a larger effective area to the hydraulic tank (13) into the suction line (12).