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Die Erfindung betrifft eine hydraulische Arbeitsmaschine, mit zumindest einem unter Druck im kolbenseitigen Arbeitsraum ein Werkzeug im Arbeitsgang bewegenden Arbeitszylinder, der in dem bei der Werkzeugrückstellung unter Druck stehenden stangenseitigen Arbeitsraum einen gegen- über der Kolbenseite stark verkleinerten Querschnitt aufweist, und dessen Abfluss aus dem stan- genseitigen Arbeitsraum zum Not-Stop des Werkzeuges im Arbeitsgang über das zugehörige Regelventil absperrbar ist.
Bei derartigen Arbeitsmaschinen, wie etwa hydraulischen Abkantpressen od.dgl., geht speziell in den letzten Jahren der Trend immer mehr dahin, das Querschnittsverhältnis zwischen Kolben- raum und Stangenraum immer weiter zu vergrössern, da damit auf einfache Weise schnelle Rück- zugsbewegungen des Werkzeugs (mit relativ geringer erforderlicher Kraft) und langsame Arbeits- bewegungen (mit möglichst hoher Kraft) realisierbar sind (siehe z. B. JP 07-119860 A).
Nachdem gleichzeitig auch im Bereich derartiger Arbeitsmaschinen die Sicherheitsauflagen immer weiter erhöht werden, hat sich gezeigt, dass die bisher üblichen Not-Stop-Anordnungen, bei denen entwe- der beide Arbeitsräume oder zumindest der stangenseitige Arbeitsraum im Arbeitsgang einfach über das zugehörige Regelventil abgesperrt werden, kein ausreichend schnelles Anhalten des zumeist grosse Massenträgheit aufweisenden Werkzeuges auf kurzem Wege erlauben. Speziell bei grossen Abkantpressen u.dgl. Maschinen können bei heute üblichen Auslegungen durchaus Halte- wege von 5 bis 10 mm auftreten, auch wenn (in der Praxis nicht realisierbare) Null-Schliesszeiten der Regelventile angenommen werden.
Die vorliegende Erfindung setzt sich zur Aufgabe, die beschriebenen Nachteile zu vermeiden und insbesonders eine hydraulische Arbeitsmaschine der eingangs angesprochenen Art so zu verbessern, dass der Not-Halt-Weg signifikant verkürzt werden kann, vorzugsweise bis in den Bereich von etwa 1 mm.
Die Erfindung geht aus von der Überlegung, dass die in Zusammenhang mit hydraulischen Systemen stets angenommene innere Steifigkeit (Nichtkomprimierbarkeit einer Flüssigkeit) des Systems bei den vergleichsweise kleinen Querschnitten auf der Stangenseite der beschriebenen hydraulischen Arbeitsmaschinen keineswegs mehr gegeben bzw. zumindest signifikant verringert ist. Um der damit auf der Stangenseite gegebenen Kompressibilität des Mediumvolumens zu begegnen, wird zur Lösung der gestellten Aufgabe gemäss der vorliegenden Erfindung vorgesehen, dass der stangenseitige Arbeitsraum beim Not-Stop über ein schnell schaltendes Not-Ventil mit einer separaten Hochdruck-Hydraulikmediumquelle verbindbar ist.
Damit kann nach dem Auslösen eines Not-Stops binnen kürzester Zeit ein aktives Abbremsen des Arbeitszylinders sichergestellt werden, womit die angesprochenen Sicherheitsauflagen einfach erfüllbar sind.
Es ist an dieser Stelle anzumerken, dass in gewisser Weise ähnliche Vorkehrungen im Pneumatikbereich in Zusammenhang mit dem Abbremsen des Kolbens in einem pneumatischen Arbeitszylinder, z. B. im Bereich seiner Bewegungsendstellungen bekannt sind, wobei allerdings bei diesen pneumatischen Anwendungen nur relativ geringfügige Einflussnahmen auf die Kolbenbewe- gung möglich und erwünscht sind - ein Not-Stop bzw. ein präzises An- und Festhalten erfolgt bei diesen Anwendungen stets über separat angeordnete mechanische Bremsen, Rastensperren od.dgl. In der DE 197 11 207 A1 wird weiters eine hydraulische Haltevorrichtung für eine hydrauli- sche Presse beschrieben, die z. B. nach einer Notabschaltung in Betrieb gesetzt wird und die die Position des Pressenkolbens fixieren soll.
In der JP 03-229003 A wird im Falle der (abrupten) Abschaltung einer Hydraulikversorgung eines Hydraulikmotors ein Antikavitationsventil geöffnet, das in den Versorgungsast mit niedrigerem Druck Druckmittel einspeist. Fig. 2 der DE 28 56 583 A1 zeigt eine ähnliche Schaltanordnung für einen Schwingungsdämpfer. In der DE 44 16 955 A1 sind schnell betätigbare Notventile geoffenbart. All diese Anordnungen haben mit der erfindungsgemässen Lösung der gestellten Aufgabe nichts bzw. nur am Rande zu tun.
Zur weiteren Verbesserung der Stop-Sicherheit bzw. Verkürzung des Stopweges ist in bevor- zugter Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Hochdruck-Hydraulikmediumquelle von einem Druckspeicher gebildet ist, der über einen separaten Anschluss befüllbar ist. Damit kann ein (im Gegensatz beispielsweise zu einer separaten Hochdruck-Pumpe) extrem rasches Zurverfü- gungstellen des im Falle eines Not-Stops erforderlichen Hochdruckmediums erfolgen, welches anschliessend wieder beispielsweise über eine separate Pumpe in den Druckspeicher nachgefüllt werden kann.
Nach einer weiters bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Notventil
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am Arbeitszylinder im Bereich des stangenseitigen Arbeitsraumes befestigt ist und einen gegen- über den Mediumanschlüssen signifikant grösseren Querschnitt steuert. Auch diese Massnahme dient einer weiteren Verbesserung des möglichst unverzögerten und unbehinderten Ansprechens des Not-Stop-Systems.
Die Erfindung wird im folgenden anhand des in der Zeichnung schematisch dargestellten Aus- führungsbeispiels näher erläutert.
Von einer hydraulischen Arbeitsmaschine, beispielsweise einer hydraulischen Abkantpresse, ist hier nur ein unter Druck im kolbenseitigen Arbeitsraum 1 ein symbolisch angedeutetes Werk- zeug 2 im Arbeitsgang (Richtung des Pfeiles 3) bewegender Arbeitszylinder 4 dargestellt, der in dem bei der Werkzeugrückstellung (Richtung des Pfeiles 5) unter Druck stehenden stangenseiti- gen Arbeitsraum 6 einen gegenüber der Kolbenseite (1) stark verkleinerten Querschnitt 7 aufweist und dessen Abfluss aus dem stangenseitigen Arbeitsraum 6 zum Not-Stop des Werkzeuges 2 im Arbeitsgang (Pfeil 3) über das zugehörige Regelventil 8 absperrbar ist.
Der kolbenseitige Arbeitsraum 1 bzw. dessen Anschlussleitung 9 ist ebenfalls über das Regel- ventil 8 steuerbar - weitere Ausgleichs- bzw. Nachsaugventile, Druckbegrenzungsventile, Verbin- dungsleitungen, Pumpen, Tanks und ähnliche für den Betrieb derartiger Arbeitsmaschinen übli- cherweise erforderliche Elemente sind als im Rahmen der Erfindung nicht weiter wesentlich und an sich bekannt und der Einfachheit und der Übersichtlichkeit wegen nicht dargestellt.
In unmittelbarer Nähe des stangenseitigen Arbeitsraumes 6 ist über eine, gegenüber den Arbeitsmediumanschlüssen (Leitungen 9,9') signifikant grösseren Querschnitt 10 aufweisende Verbindungsbohrung 11 ein schnell schaltendes Not-Ventil 12 angeordnet, welches beim Not-Stop den stangenseitigen Arbeitsraum 6 mit einer separaten Hochdruck-Hydraulikmediumquelle 13 - hier ausgebildet als über einen separaten Anschluss 14 befüllbarer Druckspeicher 15 - verbindet.
Wie leicht einsichtig ist, könnte der Kolben 16 des Arbeitszylinders 4 auch bei einem momen- tanen kompletten Absperren des Regelventils 8 zufolge des sehr kleinen wirksamen Querschnitts 7 des stangenseitigen Arbeitsraumes 6 durch die nicht unbegrenzt hohe Steifigkeit des darin befind- lichen Hydraulikmediums noch weiter absinken bzw. schwingen, wodurch bei entsprechend schwe- rem und damit massenträgem Werkzeug 2 noch ein Stop-Weg von bis zu 10 mm in der Praxis auftreten kann. Wenn nun aber gleichzeitig über den relativ grossen Querschnitt 10 der Verbin- dungsbohrung 11 Hochdruckmedium vom Druckspeicher 15 her zugeführt wird, kann dieser Stop- Weg drastisch reduziert werden - grössenordnungsmässig bis auf etwa 1 mm.
Das schnell schaltende Notventil 12 ist im dargestellten Beispiel als vorgesteuertes 2/2-Wege- Sitzventil ausgebildet, dessen axialer Anschluss mit dem stangenseitigen Arbeitsraum 6 verbunden ist und dessen radialer Anschluss mit dem Druckspeicher 15 verbunden ist. Über eine Düse im Ventilkegel ist der Steuerraum des Sitzventils mit dem radialen Anschluss des Sitzventils verbun- den. Des weiteren wird der Steuerraum des Sitzventils durch einen federbelasteten Magnetanker, dessen der Feder gegenüberliegende Stirnseite als Dichtkegel ausgebildet ist, bei stromlosem Magneten abgesperrt. Im dargestellten stromlosen Zustand des Magneten sind sowohl der Arbeits- raum 6 als auch der Druckspeicher 15 hermetisch abgedichtet. Der Druck im Speicher 15 spannt sowohl den Dichtkegel des federbelasteten Magnetankers als auch den Ventilkegel des 2/2-Wege- Stizventils in Öffnungsrichtung vor.
Ein Bestromen des Magneten verschiebt den Magnetanker gegen die Druckfeder und öffnet den Steuerraum des Sitzventils zum Tank. Der nur noch auf die Ringfläche im radialen Anschluss auf den Ventilkegel wirkende Speicherdruck übt eine sehr hohe Kraft auf den Ventilkegel in Öffnungsrichtung aus und führt so zu einer sehr kurzen Öffnungszeit.
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